JP2006343311A - パラメトリック公差を用いる３次元測定データ検査方法 - Google Patents

パラメトリック公差を用いる３次元測定データ検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製品の許容公差が変更されても、使用者が最初から改めて検査対象物の設計データを修正する不便さを解消する。
【解決手段】設定されたパラメトリック公差オブジェクトを連結することによって、設計変更により許容公差の範囲が変更されても、該当設計データ領域の公差値を各々変更せずに上記パラメトリック公差値さえ変更すれば、上記設計データと連結された領域の許容公差値を自動で変更して上記検査対象物を検査する３次元測定データを検査する。検査対象物の設計データで使用される許容公差を分類してパラメトリック公差に設定し、上記許容公差によって分類された上記設定されたパラメトリック公差を上記設計データに連結し、スキャナーを介して測定された検査対象物の測定データを上記設計データと比較検査して、検査結果によってレポートを作成したり上記パラメトリック公差を修正して再計算したりする。
【選択図】図２

Description

本発明は、パラメトリック公差を用いる3次元測定データの検査に関するものであって、さらに詳しくは、検査対象物の設計データに含まれた許容公差の個数だけパラメトリック公差オブジェクトを設定し、上記検査対象物の設計データに各領域別許容公差を直接数字で入力せず、上記設定されたパラメトリック公差オブジェクトを連結することにより、設計変更によって許容公差の範囲が変更されても、該当設計データ領域の公差値を各々変更せずに上記パラメトリック公差値さえ変更すれば、連結された上記設計データと連結された領域の許容公差値を自動で変更して上記検査対象物を検査するパラメトリック公差を用いる3次元測定データの検査に関するものである。
一般的に、3次元スキャナーを用いる測定は、測定対象物と直接的に接触する接触方式と、 接触せずに映像装備を用いる撮影で得られた形状をデジタルデータで処理する方式を用いることによって、物体に対する形状情報が得られるものである。
このような3次元スキャナーを用いる測定は、半導体ウエハーの生産、精密機器の測定、3次元映像の復元等、測定対象物に外的な力が加えられた場合、破損が発生しやすい物体、又は高精度の小型部品等の形状情報を得ようとするに際して使用され、上記3次元スキャナーを介して獲得した形状情報は予め設定された設計データと比較検査される。
従来の産業製品は、特徴的な形状の組合せで表現されるモデルが大部分であったが、近年は、モデリング技術の発達とともに、消費者の要求に応じて審美的な曲面を有する形状の製品が多く開発されつつある。
よって、曲面、曲線等を有する製品の形状を効率的に取り扱うための技術が要求されていて、こうした製品をモデリングするための技法は、主にグラフィクス分野で研究されていたが、最近には、これを製品開発に適用する事例も増えつつある。
一方、多くの製品設計データは、各要素別に多様な公差を有し、特に許容公差が低い程、加工に多くの時間や費用がかかってしまうため、設計者が製品の特徴的な要素別に、重要度によって複数の許容公差を図面上に表記することもある。
しかしながら、一般的な設計データと試製品に対する3次元スキャニング測定データとの差異を検査する技術の多くは、一つの許容公差だけを設計データ全体に指定して各種検査を行うものであって、複数の許容公差を設計データの関心領域に指定して各種検査を行う技術もあるものの、設計データの該当測定要素を選択してから許容公差領域を各々直接入力する方式を使用しているため、作業過程が複雑である問題がある。
さらに、上述の方式は、製品設計者が許容公差を変更する場合、最初から改めて検査対象物の設計データを修正する作業を繰り返して行う問題がある。
従って、本発明は、製品の許容公差が変更されても、使用者が最初から改めて検査対象物の設計データを修正する不便さを解消し、体系的な許容公差管理が可能になるように、パラメトリック公差を用いるデータ検査方法を提案するものである。
上記の問題を解決するため、本発明は、検査対象物の設計データに含まれた許容公差の個数だけパラメトリック公差オブジェクトを設定し、上記検査対象物の設計データに各領域別許容公差を直接数字で入力せず、上記設定されたパラメトリック公差オブジェクトを連結することにより、設計変更によって許容公差の範囲が変更されても、該当設計データ領域の公差値を各々変更せずに上記パラメトリック公差値さえ変更すれば、上記設計データと連結された領域の許容公差値を自動で変更して上記検査対象物を検査するパラメトリック公差を用いる3次元測定データの検査方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、設計データに許容公差別にパラメトリック公差を設定して測定データを検査する方法であって、ａ）制御部が検査対象物の設計データを検出し、上記検出された設計データで使用される許容公差を分類してパラメトリック公差に設定するステップ；ｂ）上記制御部がステップa）において設定された上記パラメトリック公差を上記設計データに指定するステップ；ｃ）上記制御部がスキャナーを介して測定された検査対象物の測定データを上記設計データと比較検査するステップ；及び、ｄ）上記比較検査結果によって、上記制御部が、上記測定データの検査結果ディスプレー用レポートを作成したり上記パラメトリック公差を修正したりするステップを含む。
また、上記制御部が、上記許容公差によって分類された上記設定されたパラメトリック公差を上記設計データに指定するステップにおいて、上記パラメトリック公差は、上記設計データの曲線、曲面及び幾何公差分析(GD&T)の中で少なくとも一つを指定することを特徴とする。
また、上記比較検査結果によって、上記制御部が、上記測定データの検査結果ディスプレー用レポートを作成したり上記パラメトリック公差を修正したりするステップにおいて、上記レポートは、上記比較検査結果が数値情報及びイメージ情報で表示されるようにすることを特徴とする。
また、上記比較検査結果によって、上記制御部が、上記測定データの検査結果ディスプレー用レポートを作成したり上記パラメトリック公差を修正したりするステップにおいて、上記パラメトリック公差修正は、上記検出された設計データで使用される許容公差を分類してパラメトリック公差に設定するステップにおいて設定されたパラメトリック公差を修正し、上記修正されたパラメトリック公差によって上記比較検査を再計算することを特徴とする。
以下、添付された図面を用いて本発明の実施の形態を次のように説明する。
図1は、本発明によるパラメトリック公差を用いてデータを検査するためのシステムの構成を示すブロック図である。図1において、本発明によるパラメトリック公差を用いてデータを検査するためのシステムは、測定対象物をスキャニングする3次元スキャナー100と、上記測定対象物から測定されたデータの比較検査のための設計データ、及び上記設計データの許容公差情報を貯蔵するデータ貯蔵部300と、3次元スキャナー100から検出された測定情報とデータ貯蔵部300に貯蔵された上記測定対象物の検査案内情報を出力する表示部400と、検査案内システムの全般的な動作を制御する制御部500を含む。200は、設計データの許容公差と関連した情報を入力するキー入力部である。
また、データ貯蔵部300に貯蔵される上記設計データは、上記測定対象物の設計情報であって、CADプログラムでモデリングされた設計データである。
図2は、本発明によるパラメトリック公差を用いるデータ検査方法を示すフロー図である。図1及び図2を用いてパラメトリック公差を用いるデータ検査方法をさらに詳しく次のように説明する。
制御部500が、データ貯蔵部300に予め貯蔵されていた検査対象物の設計データを検出したり、又は上記制御部500に外部入力装置(図示せず)から上記検査対象物の設計データが入力されたりする(S100)と、制御部500は、上記入力された設計データに含まれた許容公差を検出して、許容公差の個数だけパラメトリック公差を設定する(S110)。すなわち、検査対象物の設計データに測定領域及び重要度により分類されている測定要素の許容公差を検出し、上記検出された許容公差に対応するパラメトリック公差オブジェクト（以下、「パラメトリック公差」という）を生成する。
上記S110を行った後、制御部500は、測定領域及び重要度によって分類し定義された上記設計データの許容公差が、上記パラメトリック公差と連動されるように指定する(S120)。すなわち、制御部500は、上記S120において設計データに曲線、曲面及び幾何公差分析（Geometrical Dimensioning & Tolerancing:GD&T）等に許容公差を指定するものであって、上記設計データの曲面群と許容公差とのデータを連動させるものである。これは、検査対象物の設計データに、各領域別許容公差に上記設定されたパラメトリック公差を連結させることによって、設計データの設計変更により許容公差の値や上記許容公差の範囲が修正された場合、上記許容公差を直接数字で入力して各々変更することなく、該当設計データ領域の許容公差と連動される上記パラメトリック公差値だけ変更して、設計データ領域の許容公差値が自動で変更されるようにする。
図3は、図2の検査方法によって、許容公差によるパラメトリック公差を設定する過程であり、図4は、図3において指定したパラメトリック公差を設計データに指定する過程を示す例示図である。
すなわち、検査対象物の設計データ600の表面で検査対象要素のパラメトリック公差T1、T2及びT3を定義する。例えば、T1は、検査対象物の設計データ600に設計された構成要素の曲面に対する長さ又は大きさの許容公差を定義するパラメトリック公差であり、その範囲が-0.1〜0.1に設定されたパラメトリック公差として登録される。
T2もまた検査対象物の設計データ600に設計された他の構成要素の曲面に対する長さ又は大きさの許容公差を定義するパラメトリック公差であり、その範囲が-0.3〜0.3に設定されたパラメトリック公差として登録される。
また、検査対象物の設計データ600に設計された構成要素の曲面に対する長さや大きさ以外に、上記構成要素の角度に対するパラメトリック公差を定義することも可能である。すなわち、T3は、検査対象物の角度に対する許容公差を定義するものであり、曲面が形成された角度の許容公差が-1〜1に設定されたパラメトリック公差である。
すなわち、図3において連動されたパラメトリック公差は、図4の検索対象物の設計データ600と連動して、上記設計データの許容公差領域を自動で設定することになる。これは、T1のパラメトリック公差が-0.1〜0.1であるため、設計データが-0.1縮小されたり0.1増加された領域を有する設計データを提供することと同様の効果を提供することになる。
また、図1及び図2を参照すると、上記S120を行った後、制御部500には、スキャナー100を介して検査対象物から測定(S130)された上記検査対象物の測定データが入力(S140)されて、上記設計データと比較検査(S150)が行われる。この際、測定データと設計データの位置が一致されるようにし、上記測定データの点群から上記設計データの検査対象構成要素と一致される点群を検出する。
また、上記S150において、上記設計データの検査対象と一致される上記測定データを上記設計データに指定された上記パラメトリック公差と比較して、上記測定された構成要素のデータが、例えば、パラメトリック公差T1及びT2(図3及び図4参照)の条件を満足させるか否かを判断(S160)し、上記S160において上記測定されたデータが上記パラメトリック公差の条件を満足させる場合、制御部500は、上記測定データ及び設計データの検査結果に対するテキスト情報、数値情報及びイメージ情報を作成してレポートを作成(S170)し、上記作成されたレポートを、表示部400を介して出力する。
上記S170を行った後、制御部500は、キー入力部200を介して入力される制御信号から、設計データの許容公差を変更するか否かを判断(S181)し、上記設計データの許容公差を変更しない信号、例えば、キー入力部200から、上記作成されたレポートがデータ貯蔵部300に貯蔵されるようにする信号を検出すると、上記レポートをデータ貯蔵部300に貯蔵して終了する。
しかし、上記S181において、キー入力部200から、上記設計データの許容公差を変更するための制御信号が検出された場合、制御部500は、キー入力部200から上記設計データの許容公差を修正するための修正値を検出して、上記S110において設定された上記パラメトリック公差を修正(S180)し、上記修正されたパラメトリック公差によって上記測定データと設計データの比較検査を自動で再計算して、上記測定データの検査結果に対するレポートを生成する。
一方、上記S160において上記測定されたデータが、上記パラメトリック公差の条件を満足しない場合、又は上記設計データの許容公差値や許容公差の範囲が変更された場合、制御部500は、上記設計データのあらゆる曲面を１つずつ選択し、最初から改めて許容公差を修正することなく、上記S110において設定された上記パラメトリック公差を修正(S180)して、上記修正されたパラメトリック公差により上記測定データと設計データの比較検査が自動で再計算されるようにして、上記測定データの検査結果に対するレポートを生成する。
また、図示しないが、上記パラメトリック公差の変化によって上記設計データと測定データの差異を所定のカラーで表示することもできる。
上記のように、本発明によるパラメトリック公差を用いる3次元データ検査方法は、設計データの許容公差域を変更するために設計データのあらゆる曲面を選択して最初から公差値を各々変更することなく、パラメトリック公差値だけを変更して、連結された許容公差値を自動で変更することによって簡便に修正することができる利点がある。
また、許容公差のデータ値を変更し、自動で再計算することにより、設計データの曲線、曲面及びGD&T検査値などが変化される公差シミュレーションを確認することができる利点がある。
以上では、本発明を特定の実施の形態について図示し説明した。しかし、本発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者なら以下の特許範囲に記載の本発明の技術的な思想を逸脱することなく、多様な変更を実施することが可能である。
本発明によるパラメトリック公差を用いてデータを検査するためのシステムの構成を示すブロック図である。 本発明によるパラメトリック公差を用いる3次元測定データ検査方法を示すフロー図である。 図２の検査方法によって、許容公差によるパラメトリック公差を設定する過程を示す例示図である。 図３において指定したパラメトリック公差を設計データに指定する過程を示す例示図である。
符号の説明
100・・・スキャナー 200・・・キー入力部 300・・・データ貯蔵部 400・・・表示部 500・・・制御部 600・・・測定データ

Claims (4)

  1. 設計データに含まれた許容公差別にパラメトリック公差を設定して3次元測定データを検査する方法であって、
    ａ）制御部が検査対象物の設計データを検出し、上記検出された設計データで使用される許容公差を分類してパラメトリック公差に設定するステップ；
    ｂ）上記制御部がステップa）において設定された上記パラメトリック公差を上記設計データに指定するステップ；
    ｃ）上記制御部がスキャナーを介して測定された検査対象物の測定データを上記設計データと比較検査するステップ；及び
    ｄ）上記比較検査結果によって、上記制御部が、上記測定データの検査結果ディスプレー用レポートを作成したり上記パラメトリック公差を修正したりするステップを含むパラメトリック公差を用いる3次元測定データ検査方法。
  2. ステップb）の上記パラメトリック公差は、上記設計データの曲線、曲面及び幾何公差分析(GD&T)の中で少なくとも一つを指定することを特徴とする請求項1に記載のパラメトリック公差を用いる3次元測定データ検査方法。
  3. ステップd）のレポートは、上記比較検査結果が数値情報及びイメージ情報で表示されるようにすることを特徴とする請求項1に記載のパラメトリック公差を用いる3次元測定データ検査方法。
  4. ステップd）の上記パラメトリック公差修正は、ステップa）において設定されたパラメトリック公差を修正し、上記修正されたパラメトリック公差によって上記比較検査を再計算することを特徴とする請求項1に記載のパラメトリック公差を用いる3次元測定データ検査方法。
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