(57)【要約】【課題】物品の厚みを測定する技術につき、非接触式の計測装置を用いつつ、より正確に物品の厚みを測定することを可能とする技術を提案する。【解決手段】測定装置２０の測定部２１によって、プレス成形品１の厚み方向の一側からプレス成形品１の一側表面１ａを、厚み方向の他側からプレス成形品１の他側表面１ｂを、それぞれ走査して、一側表面１ａ、及び、他側表面１ｂの厚み方向の座標位置を特定する第一工程と、三次元座標位置特定装置３０によって、一側表面１ａ、及び、他側表面１ｂの厚み方向の座標位置に基づいて、一側表面１ａ、及び、他側表面１ｂの各測定ポイントＰ（図２）の三次元座標位置を特定する第二工程と、表面間距離算出装置４０によって、三次元座標位置に基づき、一側表面１ａと他側表面１ｂの間の距離Ｔを算出する第三工程と、を有する物品の厚み測定方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物となる物品の厚み方向の一側から前記物品の一側表面を、前記厚み方向の他側から前記物品の他側表面を、それぞれ走査して、前記一側表面、及び、前記他側表面の前記厚み方向の座標位置を特定する第一工程と、
前記一側表面、及び、前記他側表面の前記厚み方向の座標位置に基づいて、前記一側表面、及び、前記他側表面の三次元座標位置を特定する第二工程と、
前記三次元座標位置に基づき、前記一側表面と前記他側表面の間の距離を算出する第三工程と、を有する物品の厚み測定方法。
【請求項２】
前記第一工程においては、
前記物品を固定する固定治具の端面を基準として、前記厚み方向の座標位置を特定する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の物品の厚み測定方法。
【請求項３】
被測定物である物品の厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部に前記物品が固定される、物品固定用の手段Ｍ１と、
前記物品の厚み方向の一側から前記物品の一側表面を、前記厚み方向の他側から前記物品の他側表面を、それぞれ走査して、前記一側表面、及び、前記他側表面の前記厚み方向の座標位置を特定するための手段Ｍ２と、
前記手段Ｍ２にて特定した前記座標位置に基づいて、前記一側表面、及び、前記他側表面の三次元座標位置を特定するための手段Ｍ３と、
前記手段Ｍ４で求めた前記一側表面、及び、前記他側表面の三次元座標位置に基づき、前記一側表面と前記他側表面の間の距離を特定するための手段Ｍ４と、
を具備する、物品の厚み測定装置。
【請求項４】
前記手段Ｍ２は、
前記手段Ｍ１の端面を基準として、前記厚み方向の座標位置を特定する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の物品の厚み測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の形状を測定する技術に関するものであり、より詳しくは、物品の厚みを測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレス成形における成形形状等の検討においては、プレス成形前後の板の厚みを計測し、板厚減少率を評価することが行われている。
【０００３】
このような評価に必要となる物品の厚みの計測に関し、物品の形状をセンサ等の計測装置を用いて測定し、物品の厚みを評価する技術が周知となっている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１においては、触針式計測装置という、いわゆる接触式の計測装置を用いた測定方法が開示がされている。
【０００４】
また、物品表面に超音波を発することで物品の厚みをピンポイントで測定する超音波測定方法も周知となっている。この方法においては、計測装置（超音波発信部）を、物品表面に対して垂直に当接させた状態で測定が行われる。
【０００５】
また、マイクロメータにて、厚みを測定したい部位をピンポイントで測定することも一般的に行われている。この方法においては、マイクロメータの測定先端部を、物品表面に対して垂直に当接させることで測定が行われる。
また、例えば、金属板のプレス成形品につき、その厚みをマイクロメータにて測定する場合、被測定部を前記測定先端部によって挟み込む必要があるため、測定する部位によっては、プレス成形品を切断することにより測定が行われる。
【０００６】
他方、非接触式の計測装置を用いて物品の形状に関する情報を取得する技術も周知となっている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２においては、ＣＣＤカメラ（非接触式の計測装置）を用い、プレス成形品の片側表面に付された点群の座標位置変化を画像解析・三次元座標解析することにより、プレス成形品の歪分布や前述の板厚減少率を測定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１４０７１号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で開示されるような、触針式計測装置といった接触式の計測装置を用いる測定方法の場合では、物品表面に測定針等の接触部を当接させて走査させる必要があり、物品表面の起伏が大きい等が原因で物品表面の形状が複雑な場合には、測定不可能となる場合が生じ得る。
【０００８】
また、物品表面に測定針等の接触部を垂直に当接させる必要があり、垂直に当接されない場合には、測定誤差が生じるため、物品の厚みを正確に把握できないことになる。このことは、マイクロメータによる測定の場合も同様である。
【０００９】
また、超音波測定方法やマイクロメータにて測定する場合、測定ポイントが増えると、計測装置の設置作業や、物品の切断等の作業が増えるため、測定完了までに長時間を要するといった問題がある。
【００１０】
また、例えば、金属板のプレス成形品につき、超音波測定方法やマイクロメータにて、プレス部の板厚減少率を評価しようとした場合、板厚が最も減少している部位を探す必要があり、結果として測定完了までに長時間を要するといった問題がある。
【００１１】
他方、特許文献２に開示されるような技術にて、プレス成形品の板厚減少率を測定しようとした場合、測定においてはプレス成形品の片側表面に付された点群の座標位置変化が基準とされるため、その点群の配置の仕方によっては、実際の板厚減少率との間に誤差が生じる場合がある。また、材料の寄りなどによって、反対側表面に膨らみやへこみが発生した場合には、このことが考慮されないことにもなり、
【００１２】
そこで、本発明は、物品の厚みを測定する技術につき、非接触式の計測装置を用いつつ、より正確に物品の厚みを測定することを可能とする技術を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１４】
即ち、請求項１に記載のごとく、
被測定物となる物品の厚み方向の一側から前記物品の一側表面を、前記厚み方向の他側から前記物品の他側表面を、それぞれ走査して、前記一側表面、及び、前記他側表面の前記厚み方向の座標位置を特定する第一工程と、
前記一側表面、及び、前記他側表面の前記厚み方向の座標位置に基づいて、前記一側表面、及び、前記他側表面の三次元座標位置を特定する第二工程と、
前記三次元座標位置に基づき、前記一側表面と前記他側表面の間の距離を算出する第三工程と、を有する物品の厚み測定方法とするものである。
【００１５】
また、請求項２に記載のごとく、
前記第一工程においては、
前記物品を固定する固定治具の端面を基準として、前記厚み方向の座標位置を特定するものである。
【００１６】
また、請求項３に記載のごとく、
被測定物である物品の厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部に前記物品が固定される、物品固定用の手段Ｍ１と、
前記物品の厚み方向の一側から前記物品の一側表面を、前記厚み方向の他側から前記物品の他側表面を、それぞれ走査して、前記一側表面、及び、前記他側表面の前記厚み方向の座標位置を特定するための手段Ｍ２と、
前記手段Ｍ２にて特定した前記座標位置に基づいて、前記一側表面、及び、前記他側表面の三次元座標位置を特定するための手段Ｍ３と、
前記手段Ｍ４で求めた前記一側表面、及び、前記他側表面の三次元座標位置に基づき、前記一側表面と前記他側表面の間の距離を特定するための手段Ｍ４と、
を具備する、物品の厚み測定装置とするものである。
【００１７】
また、請求項４に記載のごとく、
前記手段Ｍ２は、
前記手段Ｍ１の端面を基準として、前記厚み方向の座標位置を特定するものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上の請求項１、３に記載の発明では、非接触にて物品の厚みを測定できるため、物品表面の形状が複雑な場合にも対応できる。
また、非接触とすることで、測定誤差が低減され、物品の厚みを正確に把握することが可能となる。
また、被測定物の表面の両側を測定対象とするため、材料の寄り等に起因する各表面の膨らみやへこみが考慮され、物品の厚みをより正確に把握することができる。
【００１９】
また、請求項２、４に記載の発明では、各表面の厚み方向の座標位置を正確に特定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明にかかる物品の厚み測定方法は、
図１乃至図３に示すごとく、
測定装置２０の測定部２１によって、前記プレス成形品１の厚み方向（図２のＸ軸方向）の一側から前記プレス成形品１の一側表面１ａを、前記厚み方向の他側から前記プレス成形品１の他側表面１ｂを、それぞれ走査して、前記一側表面１ａ、及び、前記他側表面１ｂの前記厚み方向の座標位置を特定する第一工程と、
三次元座標位置特定装置３０によって、前記一側表面１ａ、及び、前記他側表面１ｂの前記厚み方向の座標位置に基づいて、前記一側表面１ａ、及び、前記他側表面１ｂの各測定ポイントＰ（図２）の三次元座標位置を特定する第二工程と、
表面間距離算出装置４０によって、前記三次元座標位置に基づき、前記一側表面１ａと前記他側表面１ｂの間の距離Ｔ（図２）を算出する第三工程と、を実施するものである。
【００２１】
また、上記の測定方法を実施する装置構成として、
図１乃至図３に示すごとく、
被測定物である前記物品（前記プレス成形品１）の厚み方向に貫通する開口部１１が形成され、前記開口部１１に前記プレス成形品１が固定される、物品固定用の手段Ｍ１（以下、固定治具１０）と、
前記プレス成形品１の厚み方向（図２のＸ軸方向）の一側から前記プレス成形品１の一側表面１ａを、前記厚み方向の他側から前記プレス成形品１の他側表面１ｂを、それぞれ走査して、前記一側表面１ａ、及び、前記他側表面１ｂの前記厚み方向の座標位置を特定するための手段Ｍ２（以下、測定装置２０）と、
前記測定装置２０にて特定した前記座標位置に基づいて、前記一側表面１ａ、及び、前記他側表面１ｂの三次元座標位置を特定するための手段Ｍ３（以下、三次元座標位置特定装置３０）と、
前記三次元座標位置特定装置３０で求めた前記一側表面１ａ、及び、前記他側表面１ｂの三次元座標位置に基づき、前記一側表面１ａと前記他側表面１ｂの間の距離Ｔを特定するための手段Ｍ４（以下、表面間距離算出装置４０）と、
を具備する構成とするものである。
【００２２】
以上のようにして前記一側表面１ａと前記他側表面１ｂの間の距離Ｔ（図２）を特定することにより、プレス成形品１の厚み（＝距離Ｔ）を測定することができるものである。
そして、以上の測定方法・測定装置によれば、非接触にて物品の厚みを測定できるため、物品表面の形状が複雑な場合にも対応できる。
また、非接触とすることで、測定誤差が低減され、物品の厚みを正確に把握することが可能となる。
また、被測定物の表面の両側を測定対象とするため、材料の寄り等に起因する各表面の膨らみやへこみが考慮され、物品の厚みをより正確に把握することができる。
【００２３】
以下詳細について説明すると、図１〜図３に示すごとく、本実施例では、板材のプレス成形品１について、板厚Ｔ（図２参照）を測定するものである。
図１及び図２に示すごとく、前記固定治具１０は、厚みＨ（図２）とする直方体形状に構成され、水平の設置面１３に対し垂直に設置される。
また、前記固定治具１０には、前記設置面１３に対して垂直面を構成し、互いに平行な基準面１０ａ・１０ｂが上下方向に構成される。
そして、両基準面１０ａ・１０ｂに直交するように、水平方向に前記開口部１１が貫通して設けられる。この前記開口部１１の貫通方向は、前記プレス成形品１の厚み方向と同一の方向としている。
【００２４】
また、図１に示すごとく、前記開口部１１は、貫通方向に直行する断面における断面視において、長方形状としており（正方形・平行四辺形・円形でもよく、特に限定しない）、その天井面、及び底面には、それぞれ、固定クランプ１２ａ・１２ｂが設けられている。
そして、この固定クランプ１２ａ・１２ｂに、プレス成形品１が固定される。このプレス成形品１は、水平部１ｍの中央に膨出部１ｎが設けられた構成としている。この膨出部１ｎの板厚減少率を評価するなどして、成形形状の検討が行われるものである。
【００２５】
また、前記プレス成形品１は、固定クランプ１２ａ・１２ｂに固定された状態において、前記水平部１ｍが前記設置面１３に対して垂直となる、即ち、基準面１０ａ・１０ｂに対して水平に配置されるようになっている。換言すれば、前記プレス成形品１の板厚方向が、前記基準面１０ａ・１０ｂに対して直交するように、プレス成形品１が配置されるようになっている。
【００２６】
また、図１及び図２に示すごとく、前記固定治具１０に固定されたプレス成形品１の一側表面１ａ（表面）、又は、他側表面１ｂ（一側表面１ａに対する裏面）に対向するように、測定装置２０の測定部２１が配置される。この測定装置２０の測定部２１は、一台設けて、一側表面１ａを走査した後に、固定治具１０の裏側へ移動し、前記他側表面１ｂを走査することとする他、二台設けて、それぞれの測定部２１にて独立して一側表面１ａ・他側表面１ｂをそれぞれ走査する構成としてもよい。また、前記固定クランプ１２ａ・１２ｂを回転式として、固定クランプ１２ａ・１２ｂを回転させることにより、測定部２１を固定治具１０の片側だけ移動させる構成としてもよい。
尚、前記測定装置２０は周知の非接触式の位置センサ（距離センサ）からなる測定部２１と、演算装置５０（図１）によって構成されるものであり、特に具体的な構成に限定するものではない。
【００２７】
以上の構成において、図２に示すごとく、前記測定部２１を一側表面１ａ、又は、他側表面１ｂに対し走査させる。
この走査においては、前記各基準面１０ａ・１０ｂと測定部２１との距離７ａ・７ｂが測定される。
また、前記一側表面１ａ、他側表面１ｂと測定部２１との距離６ａ・６ｂが測定される。
そして、前記距離６ａ・６ｂから、ぞれぞれ、前記距離７ａ・７ｂを差し引くことにより、前記基準面１０ａ・１０ｂに対する各表面１ａ・１ｂの距離５ａ・５ｂがそれぞれ求められる。
尚、測定部２１の測定値から距離を認識するための演算は、周知の解析装置により実施可能であり、特に具体的な構成に限定するものではない。
【００２８】
そして、前記距離５ａ・５ｂを、厚みを求めるために必要となる、厚み方向の距離として採用する。
これは、仮に、前記距離６ａ・６ｂを前記厚み方向（Ｘ軸方向）の距離として採用すると、この距離６ａ・６ｂは、測定部２１と各表面１ａ・１ｂとの相対距離となるため、測定部２１の理論上の座標位置と実際の座標位置にズレが生じていた場合には、前記各表面１ａ・１ｂの厚み方向の座標位置を正確に特定できないことになる。また、正確に測定しようとすると、その都度、測定装置２０の測定部２１の座標位置のゼロ点調整を行う必要がある。
このことから、以上の構成のように、前記一側表面１ａと他側表面１ｂの前記厚み方向の座標位置の特定においては、前記プレス成形品１を固定する固定治具１０の端面である前記基準面１０ａ・１０ｂを基準として、座標位置を特定することとし、各表面１ａ・１ｂの厚み方向の座標位置を正確に特定することとするものである。
【００２９】
そして、図２に示すごとく、まず、一側表面１ａについては、前記基準面１０ａと平行な軸をＺ１軸として三次元座標をとり、前記距離５ａを一側表面１ａのＸ軸座標位置として特定する。
同様に、他側表面１ｂについては、前記基準面１０ｂと平行な軸をＺ２軸として三次元座標をとり、前記距離５ｂを他側表面１ｂのＸ座標位置として特定する。
このＸ軸座標位置の特定は、前記測定装置２０の測定データを、演算装置５０（図１）にて解析することにより行われる。
尚、この演算装置５０は周知のコンピュータハードウェアにより構成され、周知の演算処理によって、前記Ｘ軸座標位置の特定が可能である。
【００３０】
また、三次元座標位置特定装置３０によって、前記測定装置２０を走査させた際における該測定装置２０のＹ軸上、及びＺ１軸・Ｚ２軸上の座標位置と、前記一側表面１ａと他側表面１ｂのＸ軸上の座標位置によって、一側表面１ａ及び他側表面１ｂの各測定ポイントＰの三次元座標位置が特定される。
尚、この三次元座標位置特定装置３０は、前記演算装置５０（図１）にて周知の３次元ＣＡＤ装置を構成することで実現されるものであり、特に具体的な構成に限定するものではない。また、ここでのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標軸の取り方は、前述の例に特に限定されるものではない。
【００３１】
以上のようにして、図３の矢印Ａ・Ｂに示すごとく、一側表面１ａについては、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ１軸を基準とした三次元座標位置１Ａが特定され（矢印Ａ）、他側表面１ｂについては、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ２軸を基準とした三次元座標位置１Ｂが特定される（矢印Ｂ）。
尚、図２に示すごとく、測定装置２０から一側表面１ａ、他側表面１ｂに向う向きは、互いに逆方向であるため、三次元座標位置のＸ軸方向の座標位置については、三次元座標位置１Ａ・１Ｂの一方のＸ軸座標位置のデータにつき、Ｚ１軸又はＺ２軸を基準としてミラー反転させることが必要となる。
【００３２】
ここで、図２に示すごとく、前記Ｚ１軸・Ｚ２軸は、Ｘ軸方向において、固定治具１０の厚みＨだけずれるものであり、前記三次元座標位置１Ａ・１Ｂをそのまま同一の三次元座標に配置すると、図３の矢印Ｃに示されるようになる。
そこで、図３の矢印Ｄに示すように、前記Ｚ１軸・Ｚ２軸のいずれか一方を、前記固定治具１０の厚みＨ分だけ、厚み方向（Ｘ軸方向）にずらす、即ち、三次元座標位置１Ａ・１Ｂのいずれか一方のＸ座標位置をＨだけずらすことにより、一側表面１ａと他側表面１ｂを同一の三次元座標に配置した三次元座標位置が得られる。
【００３３】
そして、図４に示すごとく、以上のようにして一側表面１ａについて求めた三次元座標位置Ｐａ１・Ｐａ２、他側表面１ｂについて求めた三次元座標位置Ｐｂ１・Ｐｂ２の距離Ｔ１・Ｔ２を、表面間距離算出装置４０（図１）により求め、この値を厚みとして出力することができる。
例えば、距離Ｔ２の特定の場合には、例えば三次元座標位置Ｐａ２を通過する法線Ｌを設定し、該法線Ｌ上の三次元座標位置Ｐｂ２を求めることにより、距離Ｔ２を特定し、厚みを求めることができる。
そして、このように求めた厚みを基に、プレス成形における板厚減少率を評価する等して、プレス成形における成形形状等を検討することができる。
尚、前記表面間距離算出装置４０（図１）は、前記演算装置５０（図１）にて周知の３次元ＣＡＤ装置を構成することで実現されるものであり、特に具体的な構成に限定するものではない。
【００３４】
また、以上の実施例においては、板状部材のプレス成形品の厚みの測定方法について述べたが、本発明は、このようなプレス成形品の厚み測定に限られるものではなく、物品の厚み測定技術として幅広い分野に適用することが可能である。
また、前記測定装置２０（手段Ｍ２）・三次元座標位置特定装置３０（手段Ｍ３）・表面間距離算出装置４０（手段Ｍ４）は、非接触式のセンサ（測定装置２０の測定部２１）と周知のコンピュータソフトウェア・ハードウェアにより実現できるものであり、幅広い分野において、容易に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施する装置構成について示す図。
【図２】固定治具の端面（基準面）からの距離の測定について説明する図。
【図３】Ｚ１軸・Ｚ２軸における三次元座標位置を同一の三次元座標への適用することについて説明する図。
【図４】厚みの特定例について示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１      プレス成形品
１ａ    一側表面
１ｂ    他側表面
１０    固定治具
１０ａ・１０ｂ  基準面
１１    開口部
２０    測定装置
３０    三次元座標位置特定装置
４０    表面間距離算出装置
５０    演算装置
【図１】
2007078542.tif 000003
【図２】
2007078542.tif 000004
【図３】
2007078542.tif 000005
【図４】
2007078542.tif 000006