(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定すべき測定ターゲット点を有する被測定物に対して測定値検出のための可動要素が予め設定された移動パスに沿って相対的に移動することによって前記被測定物の測定を行う測定機の移動パス決定方法において、
前記被測定物の外表面を所定の距離だけ外側にオフセットさせたオフセット形状を作成し、
このオフセット形状に沿って前記可動要素が移動しながら前記測定ターゲット点を測定していくように移動パスを決定し、
さらに、測定ターゲット点Ａから次に測定すべき測定ターゲット点Ｂへと前記オフセット形状に沿ってスキャンしてオフセット方向に前記一番突出した位置をＣとしたとき、前記可動要素をＡ点からＣのオフセット方向の位置まで移動させたのち、オフセット方向の位置を保ちつつ前記Ｂ点に対応する位置まで前記可動要素が移動するように移動パスを決定するようにした
ことを特徴とする測定機の移動パス決定方法。
【請求項２】
外部から前記被測定物の形状を特定するＣＡＤデータが与えられ、このＣＡＤデータに基づいて前記オフセット形状を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の測定機の移動パス決定方法。
【請求項３】
前記決定された移動パスはパートプログラムに登録される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の測定機の移動パス決定方法。
【請求項４】
測定すべき測定ターゲット点を有する被測定物に対して測定値検出のための可動要素が予め設定された移動パスに沿って相対的に移動することによって前記被測定物の測定を行う測定機において、
前記被測定物の形状を特定する定義情報を入力し前記被測定物の外表面を所定の距離だけ外側にオフセットさせたオフセット形状を生成するオフセット形状生成手段と、
前記測定すべき測定ターゲット点の情報を入力し前記オフセット形状生成手段で生成されたオフセット形状に沿って前記可動要素が移動しながら前記測定ターゲット点を測定していくように移動パスを決定する移動パス生成手段と
を備え、
当該移動パス生成手段は、測定ターゲット点Ａから次に測定すべき測定ターゲット点Ｂへと前記オフセット形状に沿ってスキャンしてオフセット方向に前記一番突出した位置をＣとしたとき、前記可動要素をＡ点からＣのオフセット方向の位置まで移動させたのち、オフセット方向の位置を保ちつつ前記Ｂ点に対応する位置まで前記可動要素が移動するように移動パスを決定するようにした
ことを特徴とする測定機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、三次元測定機のプローブ等の被測定物に対する測定のための移動パスを決定する測定機及びその移動パス決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三次元測定機のオフラインティーチングシステム等では、被測定物のＣＡＤデータに測定ターゲット点等の測定情報を付加し、これらＣＡＤデータや測定情報に基づいてプローブの移動パスを生成することがなされている。移動パスを形成する上で考慮すべき点は、プローブ移動中にプローブと被測定物とが干渉しないということである。このため従来は、例えば図９に示すように、被測定物であるワーク５のＸＹＺの各方向に最も突出した位置から外側に向かって一定の距離αだけ離れた位置に面を形成し、形成された６つの面からなる直方体の内部を安全領域として、ある測定ターゲット点の測定が終了したら、一旦、上記の面まで測定プローブを後退させ、上記面に沿って次の測定ターゲット点上まで移動して次の測定ターゲット点へと測定プローブを移動させるという移動パスを形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の測定機の移動パス決定方法では、図９にも示すように、ワーク５の各軸方向に最も突出した位置から一定の距離αだけ離れた面から各測定ターゲット点を測定するようにしているので、上記突出した位置以外の位置に多数の測定ターゲット点を含むような場合、上記面上から各測定ターゲット点までの距離が長いために、測定プローブを必要以上に長い距離移動させなければならず、測定時間に多大な無駄が生じるという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、測定プローブの移動距離を短縮して測定効率を大幅に向上させることができる測定機及びその移動パス決定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測定機の移動パス決定方法は、測定すべき測定ターゲット点を有する被測定物に対して測定値検出のための可動要素が予め設定された移動パスに沿って相対的に移動することによって前記被測定物の測定を行う測定機の移動パス決定方法において、前記被測定物の外表面を所定の距離だけ外側にオフセットさせたオフセット形状を作成し、このオフセット形状に沿って前記可動要素が移動しながら前記測定ターゲット点を測定していくように移動パスを決定し、さらに、測定ターゲット点Ａから次に測定すべき測定ターゲット点Ｂへと前記オフセット形状に沿ってスキャンしてオフセット方向に前記一番突出した位置をＣとしたとき、前記可動要素をＡ点からＣのオフセット方向の位置まで移動させたのち、オフセット方向の位置を保ちつつ前記Ｂ点に対応する位置まで前記可動要素が移動するように移動パスを決定するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る測定機は、測定すべき測定ターゲット点を有する被測定物に対して測定値検出のための可動要素が予め設定された移動パスに沿って相対的に移動することによって前記被測定物の測定を行う測定機において、前記被測定物の形状を特定する定義情報を入力し前記被測定物の外表面を所定の距離だけ外側にオフセットさせたオフセット形状を生成するオフセット形状生成手段と、前記測定すべき測定ターゲット点の情報を入力し前記オフセット形状生成手段で生成されたオフセット形状に沿って前記可動要素が移動しながら前記測定ターゲット点を測定していくように移動パスを決定する移動パス生成手段とを備え、当該移動パス生成手段は、測定ターゲット点Ａから次に測定すべき測定ターゲット点Ｂへと前記オフセット形状に沿ってスキャンしてオフセット方向に前記一番突出した位置をＣとしたとき、前記可動要素をＡ点からＣのオフセット方向の位置まで移動させたのち、オフセット方向の位置を保ちつつ前記Ｂ点に対応する位置まで前記可動要素が移動するように移動パスを決定するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、被測定物の外表を所定の距離だけ外側にオフセットさせたオフセット形状を作成し、このオフセット形状に沿って可動要素が移動しながら測定ターゲット点を測定していくように移動パスが生成されるので、可動要素を被測定物の外面とほぼ一定の距離を保って移動させることができ、移動パスに無駄な移動距離が発生することがない。このため、効率の良い測定が可能になる。
【０００８】
なお、オフセット形状の生成は、例えば外部から与えられ、被測定物の形状を特定するＣＡＤデータを用いて行うことができる。決定された移動パスは、パートプログラムに登録することにより、同一形状の被測定物のリピート測定が可能になる。
【０００９】
また、本発明によれば、測定ターゲット点Ａから次に測定すべき測定ターゲット点Ｂへと前記オフセット形状に沿ってスキャンしてオフセット方向に前記一番突出した位置をＣとしたとき、前記可動要素をＡ点からＣのオフセット方向の位置まで移動させたのち、オフセット方向の位置を保ちつつ前記Ｂ点に対応する位置まで前記可動要素が移動するように移動パスを決定するようにしているので、移動パスをオフセット形状に完全に沿って形成するよりも、可動要素の減速・加速が少なくなる分だけ移動時間が短くなり、更に効率の良い測定が可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照してこの発明の実施例に係る三次元測定システムについて説明する。
図１は、このシステムの概略構成を示す斜視図である。
この三次元測定システムは、三次元測定機１と、この三次元測定機１を駆動制御すると共に三次元測定機１から必要な測定値を取り込むための駆動制御装置２と、この駆動制御装置２を介して三次元測定機１を手動操作するためのＪ／Ｓ操作盤３と、駆動制御装置２での測定手順を指示するパートプログラムを編集・実行すると共に、駆動制御装置２を介して取り込まれた測定座標値に幾何形状を当てはめるための計算を行ったり、パートプログラムを記録、送信する機能を備えたホストシステム４とから構成されている。
【００１１】
三次元測定機１は、次のように構成されている。即ち、除振台１０の上には、定盤１１がその上面をベース面として水平面と一致するように載置され、この定盤１１の両側端から立設されたアーム支持体１２ａ，１２ｂの上端でＸ軸ガイド１３を支持している。アーム支持体１２ａは、その下端がＹ軸駆動機構１４によってＹ軸方向に駆動され、アーム支持体１２ｂは、その下端がエアーベアリングによって定盤１１上にＹ軸方向に移動可能に支持されている。Ｘ軸ガイド１３は、垂直方向に延びるＺ軸ガイド１５をＸ軸方向に駆動する。Ｚ軸ガイド１５には、Ｚ軸アーム１６がＺ軸ガイド１５に沿って駆動されるように設けられ、Ｚ軸アーム１６の下端に接触式のプローブ１７が装着されている。このプローブ１７が定盤１１上に載置されたワーク５に接触したときに、プローブ１７から駆動制御装置２にタッチ信号が出力され、そのときのＸＹＺ座標値を駆動制御装置２が取り込むようになっている。
【００１２】
Ｊ／Ｓ操作盤３には、三次元測定機１のプローブ１７をＸＹＺ軸方向に手動操作により駆動するためのジョイスティック３１と、現在のプローブ１７の位置のＸＹＺ座標値を駆動制御装置２に入力するための座標入力スイッチ３２とが設けられている。
また、ホストシステム４は、ホストコンピュータ４１、ディスプレイ４２、プリンタ４３、キーボード４４及びマウス４５等によって構成されている。
【００１３】
図２は、このシステムのブロック図である。駆動制御装置２、プリンタ４３、キーボード４４及びマウス４５は、ホストコンピュータ４１の入出力制御装置４６を介してＣＰＵ４７に接続され、ＣＰＵ４７には、ハードディスク４８及びメモリ４９が接続されると共に、表示制御装置５０を介してディスプレイ４２に接続される。この他、ホストコンピュータ４１には、ＣＡＤシステム５１も接続されており、設計データからパートプログラムを生成したり、測定結果をＣＡＤシステム５１側に送ることが可能になっている。ハードディスク４８には、パートプログラムファイルやパートプログラム編集／実行用のプログラムファイル等が格納され、これらのファイルとホストシステム４のハードウェアとによって本発明に係るオフラインティーチングシステムが実現される。
【００１４】
図３は、このオフラインティーチングシステムの機能ブロック図である。
このシステムは、ＣＡＤシステム側で付加された測定ターゲット点等の測定情報をＣＡＤデータと共に読み込んで、これら情報から最適な移動パスを生成し、これをパートプログラムとして登録するものである。
パートプログラムファイル６１は、例えば図４に示すように、ＤＭＩＳ（Dimentional Measuring Interface Standerd）言語仕様により記述されたファイルである。ＤＭＩＳ言語によるファイルは、元々、ＣＡＤと三次元測定機間の双方向でデータをやりとりするために開発された言語仕様で、ＣＡＤ側からは、設計値として作成された幾何形状の定義情報と測定パスの情報が出力され、三次元測定機側でＤＭＩＳ言語に基づいて測定した測定結果をファイルに追加上書きしてＣＡＤ側に返すといった用途に用いられている。本発明における測定手順ファイルは、典型的にはこのＤＭＩＳ言語で記述したものが適しているが、測定対象の定義情報を含むファイルであれば他の言語で作成されたファイルも使用可能であることは言うまでもない。
【００１５】
パートプログラムファイル６１は、測定対象であるワーク５の幾何形状を三次元空間上に定義する定義情報と、この定義した幾何形状に対してどのような移動パスを通って測定ターゲット点にアプローチして測定点座標値を得るかを指定した測定手順情報とを含んでいる。定義情報としては、ソリッドモデルを表現するための境界表現、ＣＳＧ（Constructive Solid Geometry）表現又はこれらを併用したハイブリッドタイプ（境界表現／ＣＧＳ）等の表現形式が知られている。境界表現法は、図５に示すように、ソリッドモデルを、それを構成する境界面、稜線、頂点等の座標値で定義する方法で、あらゆる複雑な形状に対処できるという利点がある。ＣＧＳ法は、図６に示すように、基本立体を定義してこれらを集合演算によって組み合わせることでソリッドモデルを表現する方法で、データ構造が簡単であるという利点がある。
図４の例は、ハイブリッドタイプを用いてソリッドモデルを表現した例であり、要素定義情報と境界定義情報とから構成されている。これらの定義情報は、例えばＣＡＤシステム５１からそのまま与えられても良いし、ＣＡＤシステム５１からのＣＡＤデータに基づいてパートプログラム編集／実行部６２で変換されても良い。
【００１６】
パートプログラム編集／実行部６２は、ＣＡＤシステム５１からのＣＡＤデータ及び測定情報に基づいて定義情報及び最適移動パスを作成する機能と、キーボード４４やマウス４５からなる入力部６３によって入力される入力情報に基づいて読み込んだパートプログラムファイル６１を編集する機能と、パートプログラムファイル６１を読み込み、このファイルに記述された測定手順情報に基づいて駆動制御装置２を制御する機能と、測定結果をパートプログラムファイル６１に追加上書きする機能とを有する。オフセット形状生成部６４は、ＣＡＤシステム５１からのＣＡＤデータに基づいて測定対象の表面を外側に所定距離だけオフセットさせたオフセット形状を作成する。また、このオフセット形状生成部６４は、パートプログラムの定義情報が変更された場合には、この変更された定義情報から再度オフセット形状を生成する。移動パス生成部６５は、パートプログラム編集／実行部６２を介してＣＡＤシステム５１から読み込まれた測定情報とオフセット形状生成部６４で生成されたオフセット形状とに基づいてプローブ１７の移動経路を生成し、生成された移動パスをパートプログラムの測定手順情報に変換してパートプログラム編集／実行部６２に出力する機能を有する。
【００１７】
図７は、このシステムを使用して移動パスを生成するための手順を示すフローチャート、図８は、その手順を説明するためのワーク５の断面図である。
まず、オフセット形状生成部６４が、ＣＡＤデータから生成されたワーク５の定義情報に基づいて、ワーク５の外表面から一定距離だけオフセットしたオフセット形状を生成する（Ｓ１）。オフセット形状は、図８の例では、破線で示すようにワーク５の各面をαだけ外側にシフトさせた面を持ち、安全移動領域の限界を示している。オフセット形状生成の手法は、ＣＡＤ／ＣＡＭ等で適用されるボールエンドミル用のオフセット手法等を用いることができる。定義情報は、ソリッドモデルを生成可能な情報であるため、オフセット形状の生成は容易である。
【００１８】
次に、測定ターゲット点をオフセット形状を構成する面（以下、「オフセット面」と呼ぶ）に投影し、その面上に投影された点Ａを求める（Ｓ２）。続いて次の測定ターゲット点も同様にオフセット面上に投影し、その面上に投影された点Ｂを求める（Ｓ３）。そして、点Ａから点Ｂへオフセット面上をスキャンしてオフセット方向に一番突出した位置をＣとする（Ｓ４）。そして、Ａ点のオフセット方向の位置がＣよりも突出していない場合には、Ａ点をＣの位置までシフトし、その点からＢ点上まで移動パスを形成する（Ｓ６）。また、Ａ点の位置がＣに等しい場合には、Ａ点のオフセット方向の位置を維持したままＢ点上まで移動するパスを形成する（Ｓ７）。そして、最終測定ターゲット点に到達するまでステップＳ２以下の処理を繰り返す。
【００１９】
例えば図８の例において、同図（ａ）の測定ターゲット点Ｐ１をオフセット図形Ｄに投影した点Ａ１から、測定ターゲット点Ｐ２をオフセット図形Ｄに投影した点Ｂ１へ移動パスを形成する場合、Ａ１からＢ１へスキャンしたときの一番高い位置Ｃ１は、Ａ１の高さと等しいため、同図（ｂ）に示すように、点Ａ１の高さのまま移動パスが形成される。一方、同図（ａ）の測定ターゲット点Ｐ３をオフセット図形Ｄに投影した点Ａ２から、測定ターゲット点Ｐ４をオフセット図形Ｄに投影した点Ｂ２へ移動パスを形成する場合、Ａ２からＢ２へスキャンしたときの一番高い位置Ｃ２は、Ａ２の高さよりも高いため、同図（ｂ）に示すように、Ａ２点から高さＣ２までシフトさせて、その点からＢ２までの移動パスが生成されることになる。
【００２０】
このシステムによれば、プローブの移動パスがワーク５の各面から一定距離αだけ離れたオフセット面に沿って形成されるので、無駄な移動距離が削減される。但し、このシステムでは、移動パスを全てオフセット面に沿って形成するのではなく、図９（ａ）の測定ターゲット点Ｐ３からＰ４へと測定プローブを移動させるような場合、オフセット形状に沿って移動パスを形成すると方向転換が４回となるところを、一旦、オフセット面を超えて次の測定ターゲット点の対応するオフセット位置まで一気に移動させるようにしているので、同図（ｂ）のように方向転換は２回だけとなり、更に測定効率を向上させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、被測定物の外表を所定の距離だけ外側にオフセットさせたオフセット形状を作成し、このオフセット形状に沿って可動要素が移動しながら測定ターゲット点を測定していくように移動パスが生成されるので、可動要素を被測定物の外面に沿って移動させることができ、移動パスに無駄な移動距離が発生することがない、効率の良い測定が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係る三次元測定システムの構成を示す外観斜視図である。
【図２】  同測定機の信号・情報伝達系を示すブロック図である。
【図３】  同測定機の移動パス決定に関する機能ブロック図である。
【図４】  同測定システムで生成されるパートプログラムの一例を示す図である。
【図５】  同測定システムで取り扱われる被測定物の境界表現法による表現方法を説明するための図である。
【図６】  同測定システムで取り扱われる被測定物のＣＧＳ法による表現方法を説明するための図である。
【図７】  同測定システムを使用して移動パスを決定する手順を示すフローチャートである。
【図８】  同移動パス決定の手順を説明するための図である。
【図９】  従来の移動パス決定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…三次元測定機、２…駆動制御装置、３…Ｊ／Ｓ操作盤、４…ホストシステム、５…ワーク。
【図１】
0003989108.tif 000002
【図２】
0003989108.tif 000003
【図３】
0003989108.tif 000004
【図９】
0003989108.tif 000005
【図４】
0003989108.tif 000006
【図５】
0003989108.tif 000007
【図６】
0003989108.tif 000008
【図７】
0003989108.tif 000009
【図８】
0003989108.tif 000010