(57)【要約】この発明は、設計データに基づいて加工した部品の静的・動的な干渉を仮想三次元空間において検査し、どの部品の不具合によって干渉が発生したかを容易に検出することを目的とし、一つの製品を構成するそれぞれの部品の実測三次元データを生成し、その実測三次元データに基づいて、それぞれの部品をコンピュータ上の仮想三次元空間に表示し、前記仮想三次元空間で、それぞれの部品を組み立てて、それぞれの部品間の干渉をチェックすることにある。また、前記干渉は、静的干渉及び動的干渉である。さらに、前記それぞれの部品は、仮想三次元空間上で設計された設計三次元データに基づいて加工されたものであり、それぞれの部品の実測三次元データに基づく仮想三次元空間上への表示は、それぞれの部品の設計三次元データと実測三次元データを置換することによって達成されるものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの製品を構成するそれぞれの部品の実測三次元データを生成し、その実測三次元データに基づいて、それぞれの部品をコンピュータ上の仮想三次元空間に表示し、
前記仮想三次元空間で、それぞれの部品を組み立てて、それぞれの部品間の干渉をチェックすることを特徴とする干渉検査方法。
【請求項２】
前記それぞれの部品は、仮想三次元空間上で設計された設計三次元データに基づいて加工されたものであり、それぞれの部品の実測三次元データに基づく仮想三次元空間上への表示は、それぞれの部品の設計三次元データと実測三次元データを置換することによって達成されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の干渉検査方法。
【請求項３】
それぞれの部品の設計三次元データと実測三次元データの置換は、一つの部品毎に行うことが可能であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の干渉検査方法。
【請求項４】
各部品の設計三次元データは、仮想三次元空間上で静的・動的干渉のチェックがすでに完了していることを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項記載の干渉検査方法。
【請求項５】
前記干渉は、静的干渉及び動的干渉であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一つに記載の干渉検査法。
【請求項６】
一つの製品を構成するそれぞれの部品の設計三次元データを作成する設計三次元データ生成手段と、
該設計三次元データ生成手段によって作成された設計三次元データに基づいてそれぞれの部品を、コンピュータ上の仮想三次元空間に表示する設計三次元データ表示手段と、
該設計三次元データ表示手段によって表示されたそれぞれの部品を組み立て、動作させて静的・動的な干渉をチェックする設計三次元データ干渉検査手段と、
設計三次元データ干渉検査手段によってそれぞれの部品に静的・動的な干渉がない場合、前記設計三次元データに基づいてそれぞれの部品を加工する部品加工手段とを具備する部品製造システムにおいて、
前記部品加工手段によって加工されたそれぞれの部品を実測し、それぞれの部品の実測三次元データを生成する実測三次元データ生成手段と、
この実測三次元データ生成手段によって生成されたそれぞれの部品の実測三次元データを、前記設計三次元データ表示手段によって表示されたそれぞれの部品に対応する設計三次元データと置換するデータ置換手段と、
このデータ置換手段によって置換された実測三次元データに基づいて表示されたそれぞれの部品を組み立て、動作させて静的・動的な干渉をチェックする実測三次元データ干渉検査手段と、
この実測三次元データ干渉検査手段によって静的・動的な干渉が発見された場合、その原因が前記部品の加工段階にあるか設計段階にあるかを判定する原因判定手段と、
この原因判定手段によって判定された段階から作業をやり直す修正手段とを具備することを特徴とする部品製造システム。
【請求項７】
前記データ置換手段は、部品毎に設計三次元データと実測三次元データを置換可能であることを特徴とする請求の範囲第６項記載の部品製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、設計三次元データを基に製造した部品及びそのそれらの組み立てにおいて干渉の有無を検査する干渉検査方法に関する。
【背景技術】  部品の三次元データを測定する方法としては、例えば、特開平１１−１２５５１１号公報の面形状測定装置がある。この面形状測定装置は、測定物の複数個の測定面の面形状を干渉光学系で得られる面形状測定装置であって、該干渉光学系は該複数の測定面の内の一つの測定面からの干渉情報が画像検出手段に入射するように光路を切り替える光路切り替え部材を有するものである。
特開２００１−２０８５１８号公報に開示される被検面相対形状測定における解析的形状補正方法は、干渉計を用いて得られた被検面−基準面相対形状から基準面の絶対形状を差し引き演算する前に、上記相対形状を測定した本測定の際における座標に関する測定条件と、上記基準面の形状を測定した予備測定の際における座標に関する測定条件とを比較し、その比較結果に基づき、予備測定により得られた基準面の形状に応じた関数ａ（ｘ，ｙ）を本測定における座標上の関数ａ’（ｘ，ｙ）に変換して上記両形状が画面上の同一座標上において対応する状態に設定されるようにする。
部品相互間の干渉をチェックするものとしては、例えば、特開平５−２０４０３号公報の自動干渉チェックシステムがある。このシステムは、３次元ＣＡＤシステムを用いて、部品相互間の干渉チェックを行う際、境界が定義された部品モデルを用い、部品モデルを移動させながら境界同士が干渉しているかどうかを判断し、干渉している場合には、それ以上の部品の移動を停止し、部品相互が交わった状態とならないように制御してモニタに表示するものである。
特開平７−２６２２４３号公報に開示される形状データチェック方法は、形状データから構成される複数の部品モデル間の位置関係を短時間且つ高精度にチェックすることを目的としたもので、面分割部において、形状データを所定の許容誤差範囲内で複数の平面領域に分割し、ブロック設定部において、前記各平面領域に対して直方体ブロックを設定し、距離算出部において、前記直方体ブロック同士の距離を算出して干渉の有無を判定し、交線算出部において干渉のある前記直方体ブロックに含まれる平面領域のみを対象として交線計算を行い、当該平面領域間の干渉状態を判定するものである。
特開平８−４４７７７号公報に開示される干渉チェック装置は、コンピュータを用いて設計した機械や装置などの形状データを読み込み、部品と部品との干渉を形状モデルを用いてチェックする干渉チェック装置において、形状モデル間の干渉を判定する第１の手段と、前記第１の手段により干渉があると判定された場合に、干渉形状の情報を表示する第２の手段と、前記干渉している形状モデル間の干渉を回避するための、各形状モデルの変更可能範囲を表示する第３の手段と、入力手段と、前記入力手段から入力される干渉回避指示に基づき、干渉を回避する第４の手段とを備えるものである。
特開平８−５５１４４号公報に開示される部品間の干渉チェックシステムは、各部品の形状を複数の単位投影図のデータでなる２次元データで、しかも、各部品について同一平面上に配置して取り込む２次元部品配置入力手段と、取り込まれた各部品の形状及び配置のデータを記憶する２次元部品形状位置記憶手段と、２部品についての形状及び配置のデータを２次元部品形状位置記憶手段から取り出し、各単位投影図毎に２部品において重なり部分があるか否かを判別する単位投影図干渉チェック手段と、各単位投影図毎に得られた２部品の重なり部分情報間の位置対応性に基づいて、３次元上での干渉部分を推定する干渉推定手段と、３次元上での干渉部分を有すると推定された部品が枠体であるか否かを判別する枠体判定手段とを備えるものである。
特開２０００−２９９２２号公報に開示される装置における部品間の干渉を検証する干渉検証装置及び方法は、複数の部品からなる装置の設計段階において、部品の変形を考慮した干渉検証を行って、組立の可否を効率よくチェックすることを課題とするもので、ライブラリに、部品の要素の形状定義データと変形形状データを格納しておき、要素のある面が他の部品から所定の方向の力を受けたとき、形状定義データを変形形状データに置き換えて表示する。また、要素のある面が所定の方向の力を受けたとき、形状定義データを変形形状データに置き換えて表示する。そして、変更された形状を用いて干渉検証を行うものである。
特開２００３−２２３４７１号公報に開示される製品組立工程における製品と干渉物との干渉回避方法は、製品の製品モデルが干渉物（設備や治具等）と干渉しないように干渉領域を三次元簡易モデルにモデル化し、ＣＡＤ上で活用できるようにコンピュータの記憶装置に製品モデルと干渉領域の三次元簡易モデルとを整理して保存し、記憶装置から製品モデルと三次元簡易モデルとを読み出して製品モデルの加工部位に三次元簡易モデルを配置することにより、製品モデルと三次元簡易モデルとの干渉を回避しながら製品モデルをモデリングするものである。
上述した干渉に関する引例では、設計データを仮想三次元空間に表示して、静的・動的な干渉をチェックするものであり、干渉が発見されない場合、それぞれの部品データに基づいて部品の加工が行われるものである。したがって、それぞれの部品の加工ミスや成型条件などの製造上の条件によって、設計データ上は全く干渉が生じない場合でも、実際の部品を組み立てた場合には静的・動的な干渉が生じる場合がある。
また、それぞれの部品を加工した後、組み立てが不能である場合、どの部品の加工ミスによる不具合であるか、また何が原因で組み立て不能であるかを検証することは、非常に難しい。
よって、この発明は、設計データに基づいて加工した部品の静的・動的な干渉を仮想三次元空間において検査し、どの部品の不具合によって干渉が発生したかを容易に検出することのできる干渉検査方法及び部品製造システムを提供する。
【発明の開示】
この発明の干渉検査方法は、一つの製品を構成するそれぞれの部品の実測三次元データを生成し、その実測三次元データに基づいて、それぞれの部品をコンピュータ上の仮想三次元空間に表示し、前記仮想三次元空間で、それぞれの部品を組み立てて、それぞれの部品間の干渉をチェックすることにある。また、前記干渉は、静的干渉及び動的干渉であることが望ましい。
これによって、実測三次元データに基づいて、コンピュータ上の仮想三次元空間にそれぞれの部品を表示して組み立てるため、実際に干渉があっても組み立てることができると共に、それぞれの部品間の干渉も検証できるので、それぞれの部品間の干渉の有無を一度に把握することができる。また、これによって、どの部品を再加工すればよいか、どの部品を作り直す必要があるかも総合的に判断することができる。
また、前記それぞれの部品は、仮想三次元空間上で設計された設計三次元データに基づいて加工されたものであり、それぞれの部品の実測三次元データに基づく仮想三次元空間上への表示は、それぞれの部品の設計三次元データと実測三次元データを置換することによって達成されることが望ましい。さらに、各部品の設計三次元データは、仮想三次元空間上で静的・動的干渉のチェックがすでに完了していることが望ましい。
設計段階における部品データが、設計三次元データとしての部品の位置情報、及び部品の動作情報等を含む場合においても、設計三次元データのみを実測三次元データと置換することとなるため、それぞれの部品を設計する段階での各部品の動作情報をそのまま利用することができ、実測三次元データに基づいて表示された部品を、簡単にスライド、回転、又はそれらの複合動作としてそのまま作動させることできるので、動的な干渉を簡単に検証することができるものである。
さらに、それぞれの部品の設計三次元データと実測三次元データの置換は、一つの部品毎に行うことが可能であることが望ましい。
これによって、加工された一つに部品の実測三次元データをその部品の設計三次元データと置換することができるため、この部品の実測三次元データを、設計三次元データによって構成された製品の中に部分的に取り込むことができ、その部品が正しく加工されたかどうかを検証することができるものである。
また、この発明は、一つの製品を構成するそれぞれの部品の設計三次元データを作成する設計三次元データ生成手段と、該設計三次元データ生成手段によって作成された設計三次元データに基づいてそれぞれの部品を、コンピュータ上の仮想三次元空間に表示する設計三次元データ表示手段と、該設計三次元データ表示手段によって表示されたそれぞれの部品を組み立て、動作させて静的・動的な干渉をチェックする設計三次元データ干渉検査手段と、設計三次元データ干渉検査手段によってそれぞれの部品に静的・動的な干渉がない場合、前記設計三次元データに基づいてそれぞれの部品を加工する部品加工手段とを具備する部品製造システムにおいて、前記部品加工手段によって加工されたそれぞれの部品を実測し、それぞれの部品の実測三次元データを生成する実測三次元データ生成手段と、この実測三次元データ生成手段によって生成されたそれぞれの部品の実測三次元データを、前記設計三次元データ表示手段によって表示されたそれぞれの部品に対応する設計三次元データと置換するデータ置換手段と、このデータ置換手段によって置換された実測三次元データに基づいて表示されたそれぞれの部品を組み立て、動作させて静的・動的な干渉をチェックする実測三次元データ干渉検査手段と、この実測三次元データ干渉検査手段によって静的・動的な干渉が発見された場合、その原因が前記部品の加工段階にあるか設計段階にあるかを判定する原因判定手段と、この原因判定手段によって判定された段階から作業をやり直す修正手段とを具備することにある。
さらに、前記データ置換手段は、部品毎に設計三次元データと実測三次元データを置換可能であることが望ましい。
以上の発明により、仮想三次元空間において実測三次元データを使って検査を行うので、組み立て状態における全構成部品間の干渉チェックが可能であり、また全箇所同時に検証が可能であることから、不具合箇所の抽出漏れを防げると共に、確実に組み立て可能な部品を供給することができるものである。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本願発明の構成を示したフローチャート図であり、第２図は、製品の設計三次元データの一例を示したもので、（ａ）は製品、（ｂ）、（ｃ）はその部品を示したものであり、第３図（ａ），（ｂ）は、設計三次元データに基づいて加工された部品の斜視図であり、第４図は、実測三次元データの説明図であり、（ａ），（ｂ）は部品、（ｃ）は組み立てられた製品を示したものであり、第５図は、製品の動作を示した斜視図であり、第６図は、前記製品の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、この発明の実施例について図面により説明する。
本願発明に係る部品製造システムは、例えば第１図のフローチャット図で示すものである。以下、ステップ１００から開始されるこのフローチャートにしたがって、部品製造システムについて説明する。
まず最初に、例えば、従来から使用されているＣＡＤシステムにおいて、一つの製品（この実施例では、第６図で示す２つの部品からなる一つの製品１を説明のために設ける）について、コンピュータ上の仮想三次元空間で設計を行い、例えば第２図（ａ）でしめすような仮想製品１Ａの設計図面を作成し、それぞれの部品２Ａ，３Ａについての設計三次元データ２Ａ，３Ａを作成し、各部品の設計三次元データを仮想三次元空間上に表示する（ステップ１１０及び１２０）。これらステップ１１０及び１２０は、ＣＡＤシステムの種類によって、同時に進行する場合と、製造のために各部品を設計するＣＡＤシステム（ステップ１１０）と、このＣＡＤシステムによって作成された各部品のデータを、仮想三次元空間に表示するための三次元データに変換した後、仮想三次元空間に表示する表示システム（ステップ１２０）とによって独立して行われる場合がある。
そして、設計三次元データに基づいて前記仮想三次元空間に表示された各部品を、仮想三次元空間上で組み立て、さらには各部品の機能に応じてスライド、回転、又はそれらの複合動作を行って、それぞれの部品、又は各部品間の干渉チェックを行う（ステップ１３０）。このステップ１３０の干渉チェックによって干渉が発見された場合には、ステップ１１０に戻って干渉した部品の設計をやり直し、再度ステップ１３０の干渉チェックを行う。干渉をチェックする方法としては、特許文献３〜８に開示される方法がある。
そして、ステップ１３０に判定によって干渉が発見されなかった場合には、ステップ１４０に進んで、前記設計三次元データ（第２図（ｂ）、（ｃ））に基づいて、部品２，３（第３図（ａ），（ｂ））が加工される。
そして、ステップ１５０において、前記ステップ１４０で加工された部品２，３の三次元測定が行われる。この測定においては、例えば、特許文献１、２で開示された干渉光学系による方法がある。
この三次元測定によって得られた実測データに基づいて、ステップ１６０では、実測三次元データが生成される。これらは、例えば第４図（ａ），（ｂ）で示す部品２Ｂ，３Ｂである。
そして、前記ステップ１２０において、仮想三次元空間に設計三次元データに基づいて表示された各部品２Ａ，３Ａの代わりに、前記実測三次元データに基づいて表示された一つの部品又は各部品２Ｂ，３Ｂを置換して表示し、この実測三次元データに基づいて表示された部品について、第４図（ｃ）で示すように組み立て、ステップ１８０において上述したステップ１３０と同様に、干渉チェックを行う。
このステップ１８０の判定において、干渉が発見された場合には、その干渉原因が加工に基づくものであるか、また設計変更を行った方が良いかの判断を行い、再加工することによって解決される場合には、ステップ１４０に戻って部品の修正又は再加工を行い、以下のステップを行う。また、ステップ１８０の判定において、設計を変更した方が良いと判断された場合には、ステップ１１０に戻って、再度作業が繰り返されるものである。
また、ステップ１８０において干渉がないと判定された場合には、ステップ２００に進んで作業が完了し、第５図で示すように、干渉がなく、スムーズなスライドが可能となった製品を得ることができるものである。
以上の部品製造システムにおいて示されるように、本願発明に係る干渉検査方法は、加工された部品を実測して実測三次元データを作成し、この実測三次元データをコンピュータ上の仮想三次元空間に表示して組み立て、条件に従ってスライド、回転、又はその複合動作を仮想三次元空間内において行うことで、静的・動的干渉をチェックするものである。
【産業上の利用可能性】  本発明は、製品を構成する部品の実測データに基づいて、静的・動的な干渉を検証するものであるから、複数の部品によって構成される全ての製品に対して有効である。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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