(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物の形状データを、該測定物の左右方向及び前後方向の位置決めをピンにより行い、該測定物の上下方向の位置決めを受け面により行う位置決め手段を基準とした座標系における形状データとして取得する方法であって、
測定物における位置決め手段の受け面との３箇所の上下方向に関する当接点の予測範囲の３次元形状データを測定器を用いて取得するステップと、
前記当接点の予測範囲の３次元形状データに基づいて測定物における位置決め手段の受け面との３点の上下方向に関する当接点をコンピュータを用いて求めるステップと、
前記当接点に基づく基準面と垂直方向を上下方向とする、前記位置決め手段を基準とした座標系をコンピュータを用いて求めるステップと、
前記位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データを測定器を用いて取得するステップと、
を含むことにより、前記位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データを測定物を位置決め手段に位置決めすることなく取得することを特徴とする測定物の形状データ取得方法。
【請求項２】
請求項１に記載の測定物の形状データ取得方法であって、
前記当接点を求めるステップは、前記当接点の予測範囲の３次元形状データの中で最も外側へ突出している点を前記当接点として求めるステップであることを特徴とする測定物の形状データ取得方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の測定物の形状データ取得方法であって、
位置決め手段のＣＡＤデータに基づいて前記当接点の予測範囲をコンピュータを用いて求めるステップをさらに含むことを特徴とする測定物の形状データ取得方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の測定物の形状データ取得方法を用いて測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行う方法であって、
前記位置決め手段を基準とした座標系と、測定物及び位置決め手段の設計データを含むＣＡＤデータの座標系と、をコンピュータを用いて対応付けることにより、前記位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行うことを特徴とする測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば治具等の位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データを取得する方法、及びその方法を用いて測定物の形状データとＣＡＤ（Computer Aided Design）データとの位置合わせを行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、治具に位置決めされた状態で機械加工が行われる測定物の形状を測定する際には、測定物を治具に位置決めした状態で、治具を基準とした座標系における測定物の形状データを取得することが行われている。ただし、測定物を治具に位置決めした状態で測定を行う場合は、治具の製造ばらつきや経時劣化等が原因で、取得される形状データの精度が低下してしまう。形状データの精度の低下を抑えようとすると、治具の製造コストの増大を招いたり、治具の維持や管理の煩わしさが発生してしまう。したがって、測定物を治具に位置決めすることなく、治具を基準とした座標系における測定物の形状データを取得する方法が要求される。
【０００３】
また、測定器により測定された測定物の形状データの座標系とＣＡＤデータの座標系とを対応付けることにより、測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行う方法が提案されており、その位置合わせ方法の一例が特開２００１−８２９５１号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、ＣＡＤデータの位置合わせ基準面と測定物の形状データの対象点群を対応付けて、対象点群と基準面の距離合計が最小になる条件で測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行っている。特許文献１の位置合わせ方法を用いれば、測定物の形状データと治具のＣＡＤデータとの位置合わせを行うことが可能となるため、測定物を治具に位置決めすることなく、治具のＣＡＤデータを基準とした座標系における測定物の形状データを取得することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
しかし、特許文献１においては、対象点群と基準面の距離合計が最小になる条件で測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行っているため、位置合わせを行う際の計算が複雑化してしまう。そして、特許文献１においては、測定物全体の形状データを取得してからＣＡＤデータとの位置合わせを行っているため、測定物全体の形状データについて測定器の座標系からＣＡＤデータの座標系に変換する必要がある。したがって、特許文献１の位置合わせ方法を用いて、治具のＣＡＤデータを基準とした座標系における測定物の形状データを取得しようとすると、測定物の形状データを効率よく取得することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、例えば治具等の位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データを、測定物を位置決め手段に位置決めすることなく且つ効率よく取得することができる測定物の形状データ取得方法を提供することを目的とする。また、本発明は、位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行う際に、測定物を位置決め手段に位置決めすることなく且つ効率よく位置合わせを行うことができる測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせ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】
【０００７】
本発明に係る測定物の形状データ取得方法は、測定物の形状データを、該測定物の左右方向及び前後方向の位置決めをピンにより行い、該測定物の上下方向の位置決めを受け面により行う位置決め手段を基準とした座標系における形状データとして取得する方法であって、測定物における位置決め手段の受け面との３箇所の上下方向に関する当接点の予測範囲の３次元形状データを測定器を用いて取得するステップと、前記当接点の予測範囲の３次元形状データに基づいて測定物における位置決め手段の受け面との３点の上下方向に関する当接点をコンピュータを用いて求めるステップと、前記当接点に基づく基準面と垂直方向を上下方向とする、前記位置決め手段を基準とした座標系をコンピュータを用いて求めるステップと、前記位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データを測定器を用いて取得するステップと、を含むことにより、前記位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データを測定物を位置決め手段に位置決めすることなく取得することを要旨とする。
【０００８】
本発明においては、測定物における位置決め手段の受け面との３箇所の上下方向に関する当接点の予測範囲の３次元形状データを取得し、この当接点の予測範囲の３次元形状データに基づいて測定物における位置決め手段の受け面との３点の上下方向に関する当接点を求めている。そして、この当接点に基づく基準面と垂直方向を上下方向とする、位置決め手段を基準とした座標系を求めることにより、測定物を位置決め手段に位置決めすることなく位置決め手段を基準とした座標系を求めることができる。さらに、位置決め手段を基準とした座標系を設定してから測定物の形状データを取得しているため、測定物全体の形状データについて座標系を変換する必要がない。したがって、本発明によれば、位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データを、測定物を位置決め手段に位置決めすることなく且つ効率よく取得することができる。
【０００９】
本発明に係る測定物の形状データ取得方法において、前記当接点を求めるステップは、前記当接点の予測範囲の３次元形状データの中で最も外側へ突出している点を前記当接点として求めるステップであるものとすることもできる。こうすれば、位置決め手段との当接点を求める際の計算を簡略化することができるので、位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データをさらに効率よく取得することができる。
【００１０】
本発明に係る測定物の形状データ取得方法において、位置決め手段のＣＡＤデータに基づいて前記当接点の予測範囲をコンピュータを用いて求めるステップをさらに含むものとすることもできる。こうすれば、測定物における位置決め手段との当接点の予測範囲を精度よく設定することができる。
【００１１】
本発明に係る測定物の形状データ取得方法を用いた測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせ方法において、前記位置決め手段を基準とした座標系と、測定物及び位置決め手段の設計データを含むＣＡＤデータの座標系と、をコンピュータを用いて対応付けることにより、前記位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行うものとすることもできる。こうすれば、位置決め手段を基準とした座標系における測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせを行う際に、測定物を位置決め手段に位置決めすることなく且つ効率よく位置合わせを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る測定物の形状データ取得方法及び測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせ方法を実施する際に用いられるシステムの全体構成の概略を示す図である。本実施形態におけるシステムは、測定システム１０、ＣＡＤシステム１２、及び位置合わせシステム１４を備えている。なお、図１では、各システム１０，１２，１４を別個のものとして図示しているが、これらのシステム１０，１２，１４を統合化することもできる。
【００１４】
測定システム１０は、測定器１６及びデータ処理装置１８を有しており、測定物２０の３次元形状データ２４を取得する。測定器１６は、測定物２０の３次元形状を測定子１６−１により測定する。測定器１６により測定された３次元形状データ２４は、データ処理装置１８へ入力される。図１では、測定器１６として測定子１６−１を用いた接触式のものを図示しているが、測定器１６として非接触式のものを用いることもできる。データ処理装置１８は、測定器１６により測定される３次元形状データ２４の座標系の設定、及び測定器１６の測定子１６−１の位置制御を行う。そして、データ処理装置１８は、測定器１６により測定された３次元形状データ２４を記憶する。なお、データ処理装置１８については、コンピュータによって構成することができる。
【００１５】
ＣＡＤシステム１２は、測定物２０の３次元設計データと、測定物２０の位置決めを行う治具の３次元設計データと、を含むＣＡＤデータ２２を記憶している。ＣＡＤデータ２２は、表面の形状データを有しており、その形式の一例としてＩＧＥＳ（Initial Graphics Exchange Specification）が用いられるが、本実施形態におけるＣＡＤデータ２２の形式はこれに限られるものではない。なお、ＣＡＤシステム１２は、コンピュータによって構成することができる。
【００１６】
位置合わせシステム１４には、ＣＡＤシステム１２に記憶されたＣＡＤデータ２２及びデータ処理装置１８に記憶された測定物２０の形状データ２４が入力される。そして、位置合わせシステム１４は、測定物２０の形状データ２４とＣＡＤデータ２２との位置合わせを行う。なお、位置合わせシステム１４については、コンピュータによって構成することができる。
【００１７】
測定物２０の概略構成の一例を図２に示し、測定物２０の位置決めを行う位置決め手段としての治具２６の概略構成の一例を図３に示す。図３に示すように、治具２６は、測定物２０の位置決めを行うために、受け面２６−１，２６−２，２６−３及びピン２６−４，２６−５を有している。そして、測定物２０には、図２に示すように、受け面２６−１，２６−２，２６−３とそれぞれ接触するための接触面２０−１，２０−２，２０−３が形成されている。さらに、測定物２０には、ピン２６−４，２６−５を通すための孔（図示せず）が設けられている。なお、ここでの測定物２０は、例えば治具２６によって位置決めが行われた状態で機械加工が行われるものである。
【００１８】
ここで、図３に示すように、治具２６の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする３次元座標系が設定されているとすると、受け面２６−１，２６−２，２６−３によって測定物２０のＺ方向の位置決めが行われる。そして、ピン２６−４によって測定物２０のＸ，Ｙ方向の位置決めが行われ、ピン２６−５によって測定物２０のＹ方向の位置決めが行われる。以上のようにして、測定物２０の治具２６に対する位置決めが行われる。なお、測定物２０の接触面２０−１，２０−２，２０−３については、必ずしも均一な平坦面ではなく、若干の表面粗さを有する。したがって、測定物２０が治具２６に位置決めされているときは、接触面２０−１のうちのある点が受け面２６−１と当接する。同様に、接触面２０−２のうちのある点が受け面２６−２と当接し、接触面２０−３のうちのある点が受け面２６−３と当接する。
【００１９】
本実施形態においては、測定物２０を治具２６に位置決めすることなく、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状データ２４を測定システム１０により取得する。そして、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状データ２４とＣＡＤデータ２２との位置合わせを位置合わせシステム１４により行う。以下、それを実現する方法の詳細について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２０】
まずステップ（以下Ｓとする）１においては、測定物２０における治具２６との当接予測範囲がデータ処理装置１８によって特定される。ここでの当接予測範囲については、治具２６のＣＡＤデータに基づいて設定することができる。例えば、データ処理装置１８はＣＡＤシステム１２からＣＡＤデータ２２を読み込み、測定物２０における接触面２０−１，２０−２，２０−３のＣＡＤデータと治具２６における受け面２６−１，２６−２，２６−３のＣＡＤデータとをそれぞれ組み合わせることにより、図２に示すように、当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６をそれぞれ設定することができる。そして、Ｓ２に進む。
【００２１】
Ｓ２においては、測定物２０における治具２６との当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６の形状を測定するための仮基準がデータ処理装置１８によって設定される。ここでの仮基準としては、例えば当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６内の各々において任意の点を測定し、その測定点データを仮基準とすることができる。そして、Ｓ３に進む。
【００２２】
Ｓ３においては、測定物２０における治具２６との当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６の形状が測定器１６により測定される。ここで、当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６内にそれぞれ設定される測定点２０−７，２０−８，２０−９の一例を図２に示す。ただし、測定点２０−７，２０−８，２０−９については、当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６内においてそれぞれ任意に設定することができる。測定器１６により測定された当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６の形状データ、すなわち測定点２０−７，２０−８，２０−９の３次元データは、データ処理装置１８に入力される。そして、Ｓ４に進む。
【００２３】
Ｓ４においては、測定物２０における治具２６との当接点がデータ処理装置１８によって求められる。ここでの当接点については、当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６の形状データ、すなわち測定点２０−７，２０−８，２０−９の３次元データに基づいて求められる。例えば、図５に示すように、測定点２０−７の中で最も外側すなわち治具側へ突出している点３０−１を受け面２６−１との当接点とすることができる。同様に、測定点２０−８の中で最も外側すなわち治具側へ突出している点３０−２を受け面２６−２との当接点とすることができ、測定点２０−９の中で最も外側すなわち治具側へ突出している点３０−３を受け面２６−３との当接点とすることができる。ただし、本実施形態では、測定物２０を治具２６に位置決めしていないため、図５における治具２６の受け面２６−１，２６−２，２６−３及び治具２６の３次元（ＸＹＺ）座標系については仮想的なものとして図示している。そして、Ｓ５に進む。
【００２４】
Ｓ５においては、測定物２０の形状を測定するための治具２６を基準とした３次元座標系がデータ処理装置１８によって求められる。Ｓ４において治具２６の受け面２６−１，２６−２，２６−３との当接点３０−１，３０−２，３０−３がそれぞれ求められているため、これらの当接点３０−１，３０−２，３０−３に基づく基準面が決まり、この基準面に基づいて治具２６を基準とした３次元座標系を設定することができる。例えば、図５に示すように、当接点３０−１，３０−２，３０−３に基づく基準面と平行方向にＸ方向（治具２６左右方向）及びＹ方向（治具２６前後方向）を設定し、この基準面と垂直方向にＺ方向（治具２６上下方向）を設定することができる。そして、Ｓ６に進む。
【００２５】
Ｓ６においては、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状が測定器１６により測定される。測定器１６により測定された測定物２０の３次元形状データ２４は、データ処理装置１８に入力される。そして、Ｓ７に進む。
【００２６】
Ｓ７においては、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状データ２４とＣＡＤデータ２２との位置合わせが位置合わせシステム１４により行われる。ここでの位置合わせについては、治具２６を基準とした３次元座標系とＣＡＤデータ２２の３次元座標系と対応付けることにより行われる。例えば、ＣＡＤデータ２２の３次元座標系が、図３に示すように、Ｘ方向が治具２６左右方向でＹ方向が治具２６前後方向でＺ方向が治具２６上下方向である場合は、治具２６を基準とした３次元座標系をＣＡＤデータ２２の３次元座標系に合わせることにより、測定物２０の形状データ２４とＣＡＤデータ２２との位置合わせを行うことができる。
【００２７】
治具２６を基準とした３次元座標系とＣＡＤデータ２２の３次元座標系とが対応付けられた後は、測定物２０の形状データ２４と測定物２０のＣＡＤデータとをＣＡＤデータ２２の座標系で比較する解析を位置合わせシステム１４により実行することで、測定した測定物２０がＣＡＤデータ２２通りに製造されているかを検査することができる。
【００２８】
また、測定物２０の形状データ２４及び治具２６のＣＡＤデータに関して、接触部位以外の干渉状態を位置合わせシステム１４により検査することで、実際に製造された測定物２０の形状を考慮して測定物２０と治具２６との干渉状態を検査することができ、検査結果を基に治具２６の設計変更の必要性の有無を判断することができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態においては、測定物２０における治具２６との当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６の形状を測定し、この当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６内の測定点２０−７，２０−８，２０−９に基づいて測定物２０における治具２６との当接点３０−１，３０−２，３０−３を求めている。そして、この当接点３０−１，３０−２，３０−３に基づいて治具２６を基準とした３次元座標系を求めることにより、測定物２０を治具２６に位置決めすることなく治具２６を基準とした３次元座標系を求めることができる。さらに、治具２６を基準とした３次元座標系を設定してから測定物２０の３次元形状を測定しているため、測定物２０全体の形状データ２４について座標系を変換する必要がない。したがって、本実施形態によれば、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状データ２４を効率よく取得することができる。その際に、測定物２０を治具２６に位置決めする必要がないため、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状を精度よく測定することができる。そして、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状データ２４とＣＡＤデータ２２との位置合わせを行うことにより、測定物２０の形状データ２４とＣＡＤデータ２２との位置合わせを精度よく且つ効率よく行うことができる。
【００３０】
さらに、本実施形態においては、当接予測範囲２０−４，２０−５，２０−６内の測定点２０−７，２０−８，２０−９の中で最も外側すなわち治具側へ突出している点３０−１，３０−２，３０−３を治具２６との当接点として求めることにより、治具２６との当接点３０−１，３０−２，３０−３を求める際の計算を簡略化することができる。したがって、治具２６を基準とした３次元座標系における測定物２０の形状データ２４をさらに効率よく取得することができる。
【００３１】
以上の説明においては、治具２６の上下方向に関する当接点３０−１，３０−２，３０−３を求め、これらの当接点３０−１，３０−２，３０−３に基づいて治具２６を基準とした３次元座標系を設定する場合について説明した。ただし、同様の方法によって、治具２６の左右方向及び前後方向に関する当接点を求め、これらの当接点に基づいて治具２６を基準とした３次元座標系を設定することもできる。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る測定物の形状データ取得方法及び測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせ方法を実施する際に用いられるシステムの全体構成の概略を示す図である。
【図２】測定物の概略構成の一例を示す図である。
【図３】測定物の位置決めを行う治具の概略構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る測定物の形状データ取得方法及び測定物の形状データとＣＡＤデータとの位置合わせ方法を説明するフローチャートである。
【図５】測定物における治具との当接点を求める方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  測定システム、１２  ＣＡＤシステム、１４  位置合わせシステム、１６  測定器、１８  データ処理装置、２０  測定物、２０−１，２０−２，２０−３  接触面、２０−４，２０−５，２０−６  当接予測範囲、２０−７，２０−８，２０−９  測定点、２２  ＣＡＤデータ、２４  形状データ、２６  治具、２６−１，２６−２，２６−３  受け面、３０−１，３０−２，３０−３  当接点。
【図１】
0004720084.tif 000002
【図２】
0004720084.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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