JP6194226B2 - Three-dimensional measuring apparatus and three-dimensional measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、三次元測定装置及び三次元測定方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional measuring apparatus and a three-dimensional measuring method.
従来より、各種製造業において、機械部品等の寸法や三次元形状を測定することができる接触式の三次元測定装置が実用化されている(例えば、特許文献1参照)。かかる三次元測定装置は、最終製品の検査のみならず、生産途中での検査結果を設計工程や製造工程へフィードバックすることを可能とし、製品開発サイクルの効率化に重要な役割を果たすことから、広く機械産業分野の製造ラインにおいても稼働している。 Conventionally, in various manufacturing industries, contact-type three-dimensional measuring apparatuses capable of measuring dimensions and three-dimensional shapes of machine parts and the like have been put into practical use (for example, see Patent Document 1). Such a three-dimensional measuring apparatus not only inspects the final product, but also enables feedback of inspection results during production to the design process and manufacturing process, and plays an important role in improving the efficiency of the product development cycle. It is also widely used in production lines in the machine industry field.
ところで、従来の接触式の三次元測定装置は、測定用プローブを測定対象物の複数個所に接触させて各接触点の三次元座標値を検出するが、このとき装置自身では測定対象物の概観形状を認識できないため、オペレータによる事前の設定が必要となっている。すなわち、まず、図6に例示するように、測定対象物Oの概観形状、つまり測定範囲を把握するために、オペレータが実際の測定対象物OとプローブPを目視しながらコントローラ等を操作し、プローブPを測定対象物Oの近傍まで移動させて仮測定点Mを複数設定する。この際、ある仮測定点Mから次の仮測定点MへプローブPを最短距離つまり一直線上で移動させるとプローブPが測定対象物Oに衝突してしまう場合があることから、仮測定点M毎に逃げ経路Fを設定する。これら仮測定点M及び逃げ経路Fに関する情報は制御計算機等に逐次入力され、測定用プログラムが作成される。その後、測定用プログラムに従って三次元測定装置が自動でプローブPを動かして本測定を行う。 By the way, the conventional contact-type three-dimensional measuring apparatus detects a three-dimensional coordinate value of each contact point by bringing a measuring probe into contact with a plurality of positions of the measuring object. At this time, the apparatus itself gives an overview of the measuring object. Since the shape cannot be recognized, an advance setting by the operator is required. That is, first, as illustrated in FIG. 6, in order to grasp the general shape of the measurement object O, that is, the measurement range, the operator operates the controller or the like while viewing the actual measurement object O and the probe P, A plurality of temporary measurement points M are set by moving the probe P to the vicinity of the measurement object O. At this time, since the probe P may collide with the measuring object O when the probe P is moved from a temporary measurement point M to the next temporary measurement point M on the shortest distance, that is, in a straight line, the temporary measurement point M The escape route F is set every time. Information on the temporary measurement point M and the escape path F is sequentially input to a control computer or the like, and a measurement program is created. Thereafter, the three-dimensional measuring apparatus automatically moves the probe P according to the measurement program to perform the main measurement.
しかし、このような仮設定操作を測定対象物OやプローブPを傷つけることなく実施し、さらには逃げ経路Fを無駄の無いものに設定するためには、操作に熟練したオペレータが必要であり、また当然測定点が多くなるにつれ作業効率が低下するという問題があった。 However, in order to perform such a temporary setting operation without damaging the measurement object O and the probe P, and further to set the escape path F to a wasteful one, an operator skilled in the operation is required. Of course, there is a problem that the working efficiency decreases as the number of measurement points increases.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、測定対象物の三次元形状を測定する際の作業効率を格段に向上させることができる三次元測定装置等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring apparatus and the like that can significantly improve the working efficiency when measuring the three-dimensional shape of a measurement object. .
前記目的を達成するため、本発明に係る三次元測定装置は、三次元座標軸上における測定対象物のX線CT画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段で取得した測定対象物のX線CT画像を仮想プローブとともに表示する画像表示手段と、仮想プローブを操作する操作手段と、仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における測定対象物の三次元形状を実測する実測手段と、を備え、画像取得手段で使用される三次元座標軸と実測手段で使用される三次元座標軸とを共通とするものである。 In order to achieve the above object, a three-dimensional measurement apparatus according to the present invention includes an image acquisition unit that acquires an X-ray CT image of a measurement target on a three-dimensional coordinate axis, and an X-ray of the measurement target acquired by the image acquisition unit. Image display means for displaying the CT image together with the virtual probe, operation means for operating the virtual probe, actual measurement means for actually measuring the three-dimensional shape of the measurement object on the three-dimensional coordinate axis with the probe linked to the movement of the virtual probe, The three-dimensional coordinate axis used in the image acquisition means and the three-dimensional coordinate axis used in the actual measurement means are common.
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、測定対象物の測定点を設定する測定点設定手段を有することができる。測定点設定手段としては、オペレータによる入力部の操作に基づいて測定点を設定するものや、X線CT画像に基づいて測定点を算出するものを採用することができる。 In the three-dimensional measurement apparatus according to the present invention, the operation means can include a measurement point setting means for setting a measurement point of the measurement object. As the measurement point setting means, one that sets a measurement point based on an operation of an input unit by an operator or one that calculates a measurement point based on an X-ray CT image can be adopted.
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、測定点設定手段で設定した一の測定点から他の測定点へと仮想プローブを移動させる際における仮想プローブとX線CT画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段を有することができる。逃げ経路設定手段としては、オペレータによる入力部の操作に基づいて前記逃げ経路を設定するものや、X線CT画像に基づいて逃げ経路を算出するものを採用することができる。 In the three-dimensional measurement apparatus according to the present invention, the operation means detects interference between the virtual probe and the X-ray CT image when moving the virtual probe from one measurement point set by the measurement point setting means to another measurement point. It is possible to have escape route setting means for setting an escape route to avoid. As the escape route setting means, one that sets the escape route based on the operation of the input unit by the operator or one that calculates the escape route based on the X-ray CT image can be adopted.
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、オペレータによる入力部の操作に基づいて仮想プローブを動かす手動操作手段を有することができる。 In the three-dimensional measuring apparatus according to the present invention, the operation means can include manual operation means for moving the virtual probe based on the operation of the input unit by the operator.
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、オペレータの操作をアシストするように仮想プローブを自動的に動かす自動操作手段を有することもできる。自動操作手段としては、X線CT画像のエッジに仮想プローブを自動的に接近させるものや、X線CT画像のエッジに沿って仮想プローブを自動的に移動させるものや、設定した測定点に仮想プローブを自動的に移動させるもの等を採用することができる。 In the three-dimensional measuring apparatus according to the present invention, the operation means may include automatic operation means for automatically moving the virtual probe so as to assist the operation of the operator. Automatic operation means include those that automatically bring the virtual probe closer to the edge of the X-ray CT image, those that automatically move the virtual probe along the edge of the X-ray CT image, and virtual that are set at the set measurement points. A probe that automatically moves the probe can be employed.
また、本発明は、三次元座標軸上における測定対象物のX線CT画像を取得する画像取得工程と、画像取得工程で取得した測定対象物のX線CT画像を仮想プローブとともに表示する画像表示工程と、仮想プローブを操作する操作工程と、仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における測定対象物の三次元形状を実測する実測工程と、を含み、画像取得工程で使用される三次元座標軸と実測工程で使用される三次元座標軸とを共通とする三次元測定方法を提供する。 The present invention also provides an image acquisition process for acquiring an X-ray CT image of a measurement object on a three-dimensional coordinate axis, and an image display process for displaying the X-ray CT image of the measurement object acquired in the image acquisition process together with a virtual probe. And an operation step of operating the virtual probe, and an actual measurement step of actually measuring the three-dimensional shape of the measurement object on the three-dimensional coordinate axis by the probe interlocking with the movement of the virtual probe, and the tertiary used in the image acquisition step Provided is a three-dimensional measurement method in which an original coordinate axis and a three-dimensional coordinate axis used in an actual measurement process are common.
またさらに、本発明は、コンピュータに、三次元座標軸上において取得した測定対象物のX線CT画像を仮想プローブとともに表示する画像表示工程と、仮想プローブを操作する操作工程と、仮想プローブの動きに連動するプローブにより前記三次元座標軸上における測定対象物の三次元形状を実測する実測工程と、を実行させ、画像取得工程で使用される三次元座標軸と実測工程で使用される三次元座標軸とを共通とする三次元測定プログラムも提供する。 Still further, the present invention provides an image display step for displaying an X-ray CT image of a measurement object acquired on a three-dimensional coordinate axis together with a virtual probe on a computer, an operation step for operating the virtual probe, and a movement of the virtual probe. An actual measurement step of actually measuring the three-dimensional shape of the measurement object on the three-dimensional coordinate axis by an associated probe, and executing the three-dimensional coordinate axis used in the image acquisition step and the three-dimensional coordinate axis used in the measurement step. A common 3D measurement program is also provided.
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1〜図4を用いて、本実施形態に係る三次元測定装置1の構成について説明する。三次元測定装置1は、測定対象物Oの三次元形状を測定するものであり、図1〜図3に示すように、所定の三次元座標軸上における測定対象物OのX線CT画像を取得する画像取得手段10と、画像取得手段10で取得した測定対象物OのX線CT画像を仮想プローブPVとともに表示する画像表示手段20と、仮想プローブPVを操作する操作手段30と、三次元座標軸上における測定対象物Oの三次元形状を実測する実測手段40と、を備える。
First, the configuration of the three-
画像取得手段10は、測定対象物Oに対してX線を照射し測定対象物Oの回転角毎の投影データを検出することにより、所定の三次元座標軸上における測定対象物OのX線CT画像を取得する。このために、画像取得手段10は、例えば、X線を照射するX線源2と、測定対象物Oを透過した特性X線を検出する検出器3と、X線源2と検出器3との間に配置され測定対象物Oを設置するための設置台4と、これらX線源2と検出器3と設置台4とを設置するための共通ステージ5と、検出器3で計測された特性X線量(特性X線ピーク)を数値化する信号処理手段11と、信号処理手段による数値データに基づいて画像を再構成する画像再構成手段12と、を有している。
The image acquisition means 10 irradiates the measurement object O with X-rays and detects projection data for each rotation angle of the measurement object O, whereby the X-ray CT of the measurement object O on a predetermined three-dimensional coordinate axis. Get an image. For this purpose, the image acquisition means 10 includes, for example, an
検出器3としては、フラットパネルディテクタやCdTe検出器等を採用することができる。設置台4は、図示されていない移動機構によって所定の回転軸を中心に回転運動を行うとともに、回転軸に直行する軸に沿って直線運動を行うように構成されている。設置台4は、高い剛性を有するグラナイトやダクタイル鋳鉄で構成することが好ましい。画像取得手段10で使用される三次元座標軸(XYZ軸)の中心は、図2及び図3に示すように、平面視で共通ステージ5の中央の位置であって共通ステージ5の上面から所定の高さだけ上方の位置に配置されている。
As the
信号処理手段11及び画像再構成手段12は、コンピュータC等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されている。具体的には、信号処理手段11及び画像再構成手段12のためのプログラムが、インターネット等の通信媒体やUSB等の記録媒体を介してコンピュータCに読み込まれると、CPU等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。かかる実行に必要な各種データや結果データは適宜、入力部や通信部を介して入力され、出力部や表示部(例えば表示画面D)を介して出力される。ここで、画像再構成手段12は、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法、総当り法(ブルートフォースサーチ)、欲張り法、山登り法、焼きなまし法、誤差逆伝播法、遺伝的アルゴリズム、遺伝的プログラミング、進化戦略、進化的プログラミング等の様々なアルゴリズムを用いて、検出X線量の数値データに基づき、測定対象物OのCT画像を再構成することができる。
The signal processing means 11 and the image reconstruction means 12 are configured by hardware such as a computer C and software such as programs installed therein. Specifically, when a program for the
なお、X線源2と検出器3との間にリニアスケールを配置してもよい。このようにすると、設置台4の位置を正確に把握することができ、測定対象物OのX線CT画像を精確に取得することができる。
A linear scale may be disposed between the
画像表示手段20は、画像取得手段10で取得した所定の三次元座標軸上における測定対象物OのX線CT画像を、実際のプローブPを再現するよう予め構築された三次元画像としての仮想プローブPVとともに表示画面Dに表示する。図4は、画像表示手段20によって表示画面Dに表示された測定対象物Oの三次元X線CT画像と、三次元仮想プローブ画像PVと、を例示するものである。画像表示手段20もまた、コンピュータC等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、画像表示手段20のためのプログラムがコンピュータCに読み込まれると、CPU等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。 The image display means 20 is a virtual probe as a three-dimensional image constructed in advance so as to reproduce the actual probe P from the X-ray CT image of the measurement object O on the predetermined three-dimensional coordinate axis acquired by the image acquisition means 10. It is displayed on the display screen D along with the P V. FIG. 4 illustrates a three-dimensional X-ray CT image of the measurement object O displayed on the display screen D by the image display means 20 and a three-dimensional virtual probe image P V. The image display means 20 is also composed of hardware such as the computer C and software such as a program mounted on the computer C. When the program for the image display means 20 is read into the computer C, the CPU or the like. Various processes are executed by the arithmetic processing unit and a storage unit such as a memory.
操作手段30は、図1に示すように、オペレータが操作可能な入力部6と、オペレータによる入力部6の操作に基づいて仮想プローブPVを表示画面D上で動かす手動操作手段31と、オペレータの操作をアシストするように仮想プローブPVを表示画面D上で自動的に動かす自動操作手段32と、を有している。入力部6としては、オペレータが各種情報の入力を行う際に使用可能なマウスやキーボード等を含む各種ポインティングデバイス又はユーザインタフェイスデバイスを採用することができる。
Operating means 30, as shown in FIG. 1, the
手動操作手段31としては、入力部6を介して入力される操作情報に基づき仮想プローブPvの動きを算出して、仮想プローブPvの画像を表示画面D上にて動かすものを採用することができる。自動操作手段32としては、表示画面D上のX線CT画像のエッジに仮想プローブPVを自動的に接近させるものや、表示画面D上のX線CT画像のエッジに沿って仮想プローブPVを自動的に移動させるものを採用することができる。手段操作手段31及び自動操作手段32もまた、コンピュータC等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、これら手動操作手段31及び自動操作手段32のためのプログラムがコンピュータCに読み込まれると、CPU等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。
As the manual operation means 31, one that calculates the movement of the virtual probe Pv based on operation information input via the
また、操作手段30は、測定対象物Oの測定点を設定する測定点設定手段33を有している。測定点設定手段33で設定される測定点は、表示画面D上のX線CT画像のエッジに沿った仮想プローブPVの誘導に使用される。測定点設定手段33としては、オペレータによる入力部6の操作に基づいて測定点を設定するものや、表示画面D上に表示したX線CT画像に基づいて測定点を自動的に算出するものを採用することができる。
Further, the operation means 30 has a measurement point setting means 33 for setting a measurement point of the measurement object O. Measurement points are set at the measurement point setting unit 33 is used for the induction of a virtual probe P V along the edges of the X-ray CT image on the display screen D. As the measurement point setting means 33, a measurement point is set based on an operation of the
また、操作手段30は、測定点設定手段33で設定した一の測定点から他の測定点へと仮想プローブPVを移動させる際における仮想プローブPVとX線CT画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段34を有している。逃げ経路設定手段34としては、オペレータによる入力部6の操作に基づいて逃げ経路を設定するものや、表示画面D上に表示したX線CT画像に基づいて逃げ経路を自動的に算出するものを採用することができる。
In addition, the
測定点設定手段33及び逃げ経路設定手段34もまた、コンピュータC等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、これら測定点設定手段33及び逃げ経路設定手段34のためのプログラムがコンピュータCに読み込まれると、CPU等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。
The measurement point setting means 33 and the escape path setting means 34 are also configured by hardware such as the computer C and software such as programs installed therein. The measurement point setting means 33 and the escape path setting means. When the
実測手段40は、図2及び図3に示すように、表示画面D上における仮想プローブPVの動きに連動するプローブPを有するブリッジ型の装置であり、所定の三次元座標軸上における測定対象物Oの三次元形状を実測する。実測手段40で使用される三次元座標軸は、画像取得手段10で使用される三次元座標軸と共通とされている。 Found means 40, as shown in FIGS. 2 and 3, the display screen is a bridge-type device having a probe P that with the movement of the virtual probe P V on D, the measuring object in a predetermined three-dimensional coordinate axis Measure the three-dimensional shape of O. The three-dimensional coordinate axes used in the actual measurement means 40 are the same as the three-dimensional coordinate axes used in the image acquisition means 10.
ここで、画像取得手段10で取得した測定対象物OのX線CT画像と仮想プローブ画像PVとの位置関係と、実際の測定対象物Oと実測手段40のプローブPとの位置関係と、を一致させるように、実測手段40で使用される三次元座標軸、より具体的には例えばプローブPの原点、を自動的に又はオペレータの操作により設定する。かかる設定方法としては、例えば、実際の測定対象物O上のある特徴的な点、つまり特定点に実測手段40のプローブPを移動させ、当該特定点に対応する測定対象物OのX線CT画像上の、点に仮想プローブPVを移動させ、両者の座標を一致させる方法や、特開2012−137301号公報に記載されたゲージを用いて、このゲージのX線CT画像上の球の中心座標と、実測手段40のプローブPで測定した当該ゲージの球の中心座標とを一致させる方法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Here, the positional relationship between the positional relationship between the virtual probe image P V and X-ray CT image of the measuring object O obtained by the
実測手段40は、設置台4上に設置された測定対象物Oに対してプローブPを相対的に移動させる移動機構7を有している。移動機構7は、支持部材に上下方向へ昇降可能に支持され先端にプローブPを有する筒状のスピンドル、スピンドルを上下方向へ昇降させるZ方向駆動機構、設置台4とスピンドルとを上下方向に対して直交しかつ互いに直交する方向へ相対移動させるX方向駆動機構およびY方向駆動機構等によって構成することができる。また、プローブPを含むスピンドルの重量に見合う押上力をスピンドルに発生させるエアバランス機構を移動機構7若しくは実測手段40の一部として採用することもできる。これらプローブP及び移動機構7は、前述したX線源2及び検出器3並びに測定対象物Oの設置台4が配置される共通ステージ5上に設置される。すなわち、X線CT画像撮影のための要素と三次元形状測定のための要素が一つのステージ上にて組み合わされて一つの測定装置を構成している。この装置構成における三次元座標軸の設定については上述したとおりである。
The actual measurement means 40 has a moving
また、実測手段40は、表示画面D上における仮想プローブPVの動きに連動するようにプローブPを移動させるプローブ移動手段41を有しており、プローブPの先端には感圧式センサSが設けられている。プローブ移動手段Sによって移動させられたプローブPが測定対象物Oに接触すると、感圧式センサSがその接触を検知して、接触した位置の三次元情報が検出されるようになっている。検出された測定対象物Oの三次元位置情報は、コンピュータC等に送られて処理されることとなる。プローブ移動手段41もまた、コンピュータC等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、プローブ移動手段41のためのプログラムがコンピュータCに読み込まれると、CPU等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。
Further, the measured
なお、三次元測定装置1は、外部からの振動対策として除振機能を有していることが好ましい。また、三次元測定装置1は、鉛やタングステン等からなる遮蔽体によって遮蔽されることが好ましく、空調手段によってその内部の温度及び湿度が一定に維持されることが好ましい。このようにすると、画像情報取得の際や三次元形状測定の際に外部環境の影響を抑制することができ、より精確な三次元情報を得ることができる。
Note that the three-
次に、本実施形態に係る三次元測定装置1を用いて測定対象物Oの三次元形状を測定する方法(三次元測定方法)について、図5のフローチャートを用いて説明する。
Next, a method (three-dimensional measurement method) for measuring the three-dimensional shape of the measurement object O using the three-
まず、画像取得手段10のX線源2から測定対象物Oに対してX線を照射し、測定対象物Oの回転角毎の投影データを検出器3で検出することにより、所定の三次元座標軸上における測定対象物OのX線CT画像を取得する(画像取得工程:S1)。
First, the
次いで、画像取得工程S1で取得した測定対象物OのX線CT画像を、仮想プローブPVとともに画像表示手段で表示画面Dに表示する(画像表示工程:S2)。 Then, the X-ray CT image of the measuring object O obtained in the image acquisition step S1, the display screen D on the image display unit together with the virtual probe P V (image display step: S2).
次いで、仮想プローブPVの操作に先立ち、測定対象物Oの測定点を設定する(測定点設定工程:S3)とともに、一の測定点から他の測定点へと仮想プローブPVを移動させる際における仮想プローブPVとX線CT画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する(逃げ経路設定工程:S4)。測定点設定工程S3においては、例えば図4に示すように、測定対象物OのエッジEの位置に基づいて真円状軌道Tを自動的に算出し、その真円状軌道T上に等間隔で複数の測定点Mを自動的に算出することができる。また、逃げ経路設定工程S4においては、例えば図4に示すように、X線CT画像のエッジEの位置に基づいて、仮想プローブPVと測定対象物Oとの干渉を避けつつ一の測定点Mから他の測定点Mへと到達する最適な逃げ経路Fを自動的に算出することができる。 Next, prior to the operation of the virtual probe P V , the measurement point of the measurement object O is set (measurement point setting step: S3), and the virtual probe P V is moved from one measurement point to another measurement point. A relief path for avoiding interference between the virtual probe P V and the X-ray CT image is set (escape path setting step: S4). In the measurement point setting step S3, for example, as shown in FIG. 4, a perfect circular trajectory T is automatically calculated based on the position of the edge E of the measurement object O, and equidistant on the perfect circular trajectory T. A plurality of measurement points M can be automatically calculated. In the escape route setting step S4, for example, as shown in FIG. 4, on the basis of the position of the edge E of the X-ray CT images, one measurement point while avoiding interference with the virtual probe P V and the measurement object O It is possible to automatically calculate an optimum escape path F that reaches from M to another measurement point M.
続いて、表示画面Dに表示されたX線CT画像に基づいて、測定対象物Oの三次元形状の測定を行うように操作手段30で仮想プローブPVを表示画面D上で操作する(操作工程:S5)。操作工程S5においては、X線CT画像をオペレータが視認しながら、自ら入力部6を操作して仮想プローブPVをX線CT画像のエッジに沿うように表示画面D上で動かしたり、コンピュータCが自動操作手段32により仮想プローブPVをX線CT画像のエッジに沿うように表示画面D上で自動的に動かしたりすることができる。このような操作工程S5を実施すると、表示画面D上における仮想プローブPVの動きに実測手段40のプローブPが連動して、三次元座標軸上における測定対象物Oの三次元形状の実測が自動的に実施される(実測工程:S6)。
Then, based on the displayed X-ray CT image on the display screen D, operating the virtual probe P V on the display screen D in the operating means 30 so as to measure the three-dimensional shape of the measuring object O (Operation Step: S5). In operation step S5, the move the X-ray CT images while visually confirming the operator, the virtual probe P V by operating their
その後、所定の実測終了条件が満たされたか否かをオペレータ又はコンピュータCが判定し(終了判定工程:S7)、実測終了条件が満たされる場合には実測を終了する。一方、実測終了条件が満たされない場合には、実測終了条件が満たされるまで操作工程S5及び実測工程S6を再度実施する。 Thereafter, the operator or the computer C determines whether or not a predetermined measurement end condition is satisfied (end determination step: S7). When the measurement end condition is satisfied, the measurement is ended. On the other hand, when the measurement end condition is not satisfied, the operation step S5 and the measurement step S6 are performed again until the measurement end condition is satisfied.
以上説明した実施形態に係る三次元測定装置1においては、取得した所定の三次元座標軸上における測定対象物OのX線CT画像を仮想プローブPVとともに表示画面Dに表示することができる。そして、表示画面D上で測定対象物Oの三次元形状の測定を行うように操作手段30で仮想プローブPVを操作することにより、実測手段40のプローブPを仮想プローブPVに連動させて、同一座標軸上で測定対象物Oの三次元形状の実測を実現させることができる。すなわち、測定対象物Oの概観形状(X線CT画像)を予め取得して表示画面Dに表示し、そのX線CT画像に基づいて仮想プローブPVを操作することにより、測定対象物Oや三次元計測装置のプローブPを傷つけることなく、きわめて容易に測定対象物Oの三次元形状の測定を行うことができる。この結果、測定対象物Oの三次元形状を測定する際の作業効率を格段に向上させることができる。
Or in the three-
特に、本三次元測定装置1によれば、これまで測定することが難しかった深い穴や凹凸が多い複雑形状物の三次元計測が可能になる。穴径の測定の場合、微小なプローブ(スタイラス)を穴の中に入れて測定座標を決める必要がある。この操作は通常手作業で行うため、熟練したオペレータが必要とされてきた。本実施形態に係る三次元測定装置1によれば、測定対象物Oの概観形状を可視化することができ、得られた画像上で仮想プローブPVを操作することにより、複雑な形状であっても的確にプローブPを測定位置まで移動させることができる。また、測定対象物Oを予めデジタル化することにより、CAD図面との寸法評価などのデジタルエンジニアリング処理がスムーズになり、計測技術の向上、デジタルエンジニアリング技術の進展、高精度シミュレーションの分野での応用が期待される。
In particular, according to the three-
また、以上説明した実施形態に係る三次元測定装置1においては、一の測定点から他の測定点へと仮想プローブPVを移動させる際における仮想プローブPVとX線CT画像との干渉を避けるための逃げ経路を、逃げ経路設定手段34で設定することができる。この際、手動(オペレータによる入力部6の操作)に基づいて逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段34を採用した場合には、オペレータによる表示画面D上での試行錯誤によって逃げ経路を探索することができるため、熟練度が比較的低いオペレータであっても最適な逃げ経路を設定することが可能となるという利点がある。一方、自動で逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段34を採用した場合には、オペレータが逃げ経路を設定する時間や労力を省くことができるため、作業効率を格段に高めることができる。
Further, in the above three-
また、以上説明した実施形態に係る三次元測定装置1においては、自動操作手段32で仮想プローブPVを表示画面D上で自動的に動かしてオペレータの操作をアシストすることができる。具体的には、表示画面D上のX線CT画像のエッジに仮想プローブPVを自動的に接近させたり、表示画面D上のX線CT画像のエッジに沿って仮想プローブPVを自動的に移動させたりすることができる。従って、測定対象物Oの三次元形状の測定をより一層容易に行うことができ、作業効率をさらに高めることができる。
Further, in the above three-
なお、以上の実施形態においては、画像取得工程S1で取得した測定対象物OのX線CT画像のエッジに沿うように仮想プローブPVを操作することにより測定対象物Oの三次元形状の測定を実施した例を示したが、画像取得工程S1で取得した測定対象物OのX線CT画像のエッジ(ここで画像エッジと呼ぶ)を補正することもできる。 Incidentally, in the above embodiment, the measurement of the three-dimensional shape of the measurement object O by operating the virtual probe P V along the edge of the X-ray CT image of the measuring object O obtained in the image acquisition process S1 However, the edge of the X-ray CT image of the measurement object O acquired in the image acquisition step S1 (herein referred to as an image edge) can also be corrected.
すなわち、仮想プローブPVの操作による測定対象物Oの三次元形状の測定を実施する前に、オペレータが、実測手段40のプローブPを動かして測定対象物Oの三次元形状の位置情報を取得し点群として表示画面Dに表示し、これら点群を結んで形成したエッジ(ここで実測エッジと呼ぶ)と画像エッジとの差分が所定の閾値を超える場合に、画像エッジを実測エッジに近付けるようにX線CT画像を更新することができる。このようにすると、X線CT画像の解像度の限界を効果的に補うことができ、仮想プローブPVの操作による測定対象物Oの三次元形状の測定をより効率良く実施することができる。 That is, before the measurement of the three-dimensional shape of the measurement object O by the operation of the virtual probe P V , the operator moves the probe P of the actual measuring means 40 to acquire the three-dimensional shape position information of the measurement object O. When the difference between an edge formed by connecting these point groups (referred to herein as an actual measurement edge) and the image edge exceeds a predetermined threshold, the image edge is brought close to the actual measurement edge. Thus, the X-ray CT image can be updated. In this way, it is possible to compensate for the resolution limit of the X-ray CT images effectively, it is possible to more efficiently perform measurements of the three-dimensional shape of the measuring object O by the operation of the virtual probe P V.
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and those in which those skilled in the art appropriately modify the design are included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. . In other words, each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Moreover, each element with which the said embodiment is provided can be combined as much as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
1…三次元測定装置
6…入力部
10…画像取得手段
20…画像表示手段
30…操作手段
31…手動操作手段
32…自動操作手段
33…測定点設定手段
34…逃げ経路設定手段
D…表示画面
O…測定対象物
P…プローブ
PV…仮想プローブ
S1…画像取得工程
S2…画像表示工程
S3…測定点設定工程
S4…逃げ経路設定工程
S5…操作工程
S6…実測工程
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記操作手段は、前記測定対象物の測定点を設定する測定点設定手段と、前記測定点設定手段で設定した一の測定点から他の測定点へと前記仮想プローブを移動させる際における前記仮想プローブと前記X線CT画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段と、を有する、三次元測定装置。 Image acquisition means for acquiring an X-ray CT image of a measurement object on a three-dimensional coordinate axis, image display means for displaying an X-ray CT image of the measurement object acquired by the image acquisition means together with a virtual probe, and the virtual A tertiary unit used in the image acquisition unit, comprising: an operation unit that operates a probe; and an actual measurement unit that actually measures a three-dimensional shape of the measurement object on a three-dimensional coordinate axis using a probe that is linked to the movement of the virtual probe. The original coordinate axis and the three-dimensional coordinate axis used in the actual measurement means are a three-dimensional measuring device that is common ,
The operation means includes a measurement point setting means for setting a measurement point of the measurement object, and the virtual probe when moving the virtual probe from one measurement point set by the measurement point setting means to another measurement point. A three-dimensional measuring apparatus comprising escape path setting means for setting an escape path for avoiding interference between a probe and the X-ray CT image .
前記操作工程は、前記測定対象物の測定点を設定する測定点設定工程と、前記測定点設定工程で設定した一の測定点から他の測定点へと前記仮想プローブを移動させる際における前記仮想プローブと前記X線CT画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定工程と、を有する、三次元測定方法。 An image acquisition step of acquiring an X-ray CT image of a measurement object on a three-dimensional coordinate axis, an image display step of displaying the X-ray CT image of the measurement object acquired in the image acquisition step together with a virtual probe, and the virtual An operation step of operating a probe, and an actual measurement step of actually measuring the three-dimensional shape of the measurement object on a three-dimensional coordinate axis with a probe that is linked to the movement of the virtual probe, and is used in the image acquisition step The original coordinate axis and the three-dimensional coordinate axis used in the actual measurement step are the same three-dimensional measurement method,
The operation step includes a measurement point setting step for setting a measurement point of the measurement object, and the virtual probe when moving the virtual probe from one measurement point set in the measurement point setting step to another measurement point. And a relief path setting step for setting a relief path for avoiding interference between the probe and the X-ray CT image .
前記操作工程は、前記測定対象物の測定点を設定する測定点設定工程と、前記測定点設定工程で設定した一の測定点から他の測定点へと前記仮想プローブを移動させる際における前記仮想プローブと前記X線CT画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定工程と、を有する、三次元測定プログラム。
An image display step for displaying an X-ray CT image of a measurement object acquired on a three-dimensional coordinate axis on a computer together with a virtual probe, an operation step for operating the virtual probe, and a probe linked to the movement of the virtual probe. An actual measurement step of actually measuring the three-dimensional shape of the measurement object on the original coordinate axis, and the three-dimensional coordinate axis used in the image acquisition step and the three-dimensional coordinate axis used in the actual measurement step are common. A three-dimensional measurement program,
The operation step includes a measurement point setting step for setting a measurement point of the measurement object, and the virtual probe when moving the virtual probe from one measurement point set in the measurement point setting step to another measurement point. A three-dimensional measurement program comprising: an escape path setting step for setting an escape path for avoiding interference between a probe and the X-ray CT image .
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