JP2008209194A - 3次元形状測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 非接触式の3次元測定機におけるオフラインティーチングを実現し、作業者の測定工数を減らすことができる3次元形状測定方法を提供する。
【解決手段】 被測定物の3次元形状を非接触の3次元測定機1で測定する3次元形状測定方法であって、3次元(3D)CADにおいて、3次元測定機、被測定物、測定テーブル、測定治具の3DCADモデルを生成し、3次元測定機による測定範囲の3DCADモデル(測定範囲モデル)17を可視化して被測定物の3DCADモデル18に接触させて被測定物の3DCADモデル18上の測定範囲を着色して、測定位置を決定するオフラインティーチングを行う3次元形状測定方法である。
【選択図】 図2
【解決手段】 被測定物の3次元形状を非接触の3次元測定機1で測定する3次元形状測定方法であって、3次元(3D)CADにおいて、3次元測定機、被測定物、測定テーブル、測定治具の3DCADモデルを生成し、3次元測定機による測定範囲の3DCADモデル(測定範囲モデル)17を可視化して被測定物の3DCADモデル18に接触させて被測定物の3DCADモデル18上の測定範囲を着色して、測定位置を決定するオフラインティーチングを行う3次元形状測定方法である。
【選択図】 図2
Description
本発明は、3次元形状を測定する方法に係り、特に、被測定物の3次元CADモデルを利用して被測定物の測定位置をティーチングすることができる3次元形状測定方法に関する。
[従来技術]
非接触式の3次元測定機を用いた部品の測定や検査では、被測定物の全表面形状を測定することを目的とする場合が多い。これらの測定機では、測定箇所を面単位で設定できるため容易に全表面の測定ができるように思える。
非接触式の3次元測定機を用いた部品の測定や検査では、被測定物の全表面形状を測定することを目的とする場合が多い。これらの測定機では、測定箇所を面単位で設定できるため容易に全表面の測定ができるように思える。
しかしながら、実際には、測定データの抽出には、測定面と測定ヘッドに距離や角度の制限があり、目的の箇所の測定データが精度よく得られているかは測定後のデータを確認してみなければわからないものである。一度測定しても期待通りのデータが得られない場合には、測定位置を変更して再度測定する必要がある。
被測定物の全表面形状を測定する場合、測定を何十回と繰り返すことになるが、測定の位置決めに時間が掛かり、測定抜けなどで同じ箇所を何度も測定していると、作業工数が増大する原因になる。
3次元測定機では、測定機と被測定物の位置決めはノウハウとなっており、1回の測定毎に必要な作業である。そのため、測定者は、目的のデータをすべて測定し終わるまで測定作業場を離れることができないものとなっている。
これに対して、測定機の測定ヘッドを5軸の機械制御で位置決めするタイプの非接触式の3次元測定機がある。このタイプの装置では、測定毎の測定ヘッドの位置を機械座標で記録しておくことが可能で、類似形状を複数個測定する場合に、2回目以降は1回目に測定した座標位置の情報を元に自動測定をすることが可能になる。ただし、1回目の測定はやはり作業者が工数を掛けて測定設定しなければならないものである。
尚、自動測定に関しては、接触式の3次元測定機では3次元CADを用いて測定点を指定して自動寸法検査を行う技術があるが、非接触式には対応していない。また、接触式の3次元測定機では、非接触式の3次元測定機のように、被測定物の全表面形状を測定することはできないものである。
[従来の3次元形状測定方法のフロー:図9]
次に、従来の非接触式の3次元測定機における測定方法について図9を参照しながら説明する。図9は、従来の非接触式の3次元形状測定方法の流れを示すフローチャートである。
従来の非接触式の3次元形状測定方法は、図9に示すように、測定が開始されると(S1)、まず、被測定物を測定テーブルに設置し(S2)、測定カメラを最適位置に移動し(S3)、そして測定する(S4)。測定後に測定データを確認し(S5)、測定が終了したか否か判定し(S6)、測定が終了していなければ(Noの場合)、処理S3から処理S5の作業を繰り返す(S7)。この間、測定者は測定作業場を離れることができない。判定処理S6で測定終了していれば(Yesの場合)、測定終了する(S8)。
次に、従来の非接触式の3次元測定機における測定方法について図9を参照しながら説明する。図9は、従来の非接触式の3次元形状測定方法の流れを示すフローチャートである。
従来の非接触式の3次元形状測定方法は、図9に示すように、測定が開始されると(S1)、まず、被測定物を測定テーブルに設置し(S2)、測定カメラを最適位置に移動し(S3)、そして測定する(S4)。測定後に測定データを確認し(S5)、測定が終了したか否か判定し(S6)、測定が終了していなければ(Noの場合)、処理S3から処理S5の作業を繰り返す(S7)。この間、測定者は測定作業場を離れることができない。判定処理S6で測定終了していれば(Yesの場合)、測定終了する(S8)。
尚、関連する先行技術として、特開平10−246612号公報(特許文献1)がある。
特許文献1には、周期と向きとが互いに異なる複数の一次元格子を重畳させた2次元格子パターンを被測定物に投影して変形した2次元格子像を撮像し、各1次元格子成分毎に位相を検出して3次元形状の測定値を得る3次元形状測定方法が示されている。
特許文献1には、周期と向きとが互いに異なる複数の一次元格子を重畳させた2次元格子パターンを被測定物に投影して変形した2次元格子像を撮像し、各1次元格子成分毎に位相を検出して3次元形状の測定値を得る3次元形状測定方法が示されている。
しかしながら、上記従来の非接触式の3次元測定機における実際の測定手順は、測定位置の設定(図9の処理S3)と測定(処理S4)、測定データの確認(処理S5)の繰り返しである。
測定位置の設定工程は、人間がカメラの映像を見ながら被測定物の測定に最適な位置にカメラを合わせる工程である。また、測定工程は、測定機が実際に形状を測定する工程である。
本来、測定工程は、作業者が測定機に就く必要がない工程であるが、測定位置の設定工程と測定工程とを交互に行わなければならないため、作業者は測定工程の時間も拘束されることになる。
測定物の形状や大きさにより、測定位置の設定工程と測定工程との繰り返しが数十回から数百回になり、その場合、作業者は測定機による測定工程に拘束される時間が多くなるという問題点があった。
[発明の目的]
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、非接触式の3次元測定機におけるオフラインティーチングを実現し、作業者の測定工数を減らすことができる3次元形状測定方法を提供することを目的とする。
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、非接触式の3次元測定機におけるオフラインティーチングを実現し、作業者の測定工数を減らすことができる3次元形状測定方法を提供することを目的とする。
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、被測定物の3次元形状を非接触の測定機で測定する3次元形状測定方法であって、シミュレーション用コンピュータで測定機の3次元CADモデルを生成すると共に、測定機の3次元CADモデルが測定可能な範囲を測定範囲の3次元CADモデルとして可視的に形成し、被測定物の3次元CADモデルを生成し、被測定物の3次元CADモデルに測定範囲の3次元CADモデルを接触させて被測定物の測定位置をティーチングすることを特徴とする。
本発明によれば、被測定物の3次元形状を非接触の測定機で測定する3次元形状測定方法であって、シミュレーション用コンピュータで測定機の3次元CADモデルを生成すると共に、測定機の3次元CADモデルが測定可能な範囲を測定範囲の3次元CADモデルとして可視的に形成し、被測定物の3次元CADモデルを生成し、被測定物の3次元CADモデルに測定範囲の3次元CADモデルを接触させて被測定物の測定位置をティーチングする3次元形状測定方法としているので、オフラインティーチングによって得られた測定位置のデータに従って実物の被測定物を測定できるので、作業者の負担を軽減し、測定時間を大幅に短縮できる効果がある。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態は、被測定物の3次元形状を非接触の測定機で測定する3次元形状測定方法であって、3次元(3D)CADにおいて、3次元測定機、被測定物、測定テーブル、測定治具の3DCADモデルを生成し、3次元測定機による測定範囲の3DCADモデルを可視化して被測定物の3DCADモデルに接触させて被測定物の3DCADモデル上の測定範囲を着色して、測定位置を決定するオフラインティーチングを行い、測定治具をその3DCADモデル19に基づいて設計して製造し、実物の3次元測定機、実物の測定テーブル、実物の被測定物、実物の治具を3DCADモデルと同様に固定してオフラインティーチングによって得られた測定位置のデータに従って自動的に測定するようにしているので、作業者の負担を軽減し、測定時間を大幅に短縮できるものである。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態は、被測定物の3次元形状を非接触の測定機で測定する3次元形状測定方法であって、3次元(3D)CADにおいて、3次元測定機、被測定物、測定テーブル、測定治具の3DCADモデルを生成し、3次元測定機による測定範囲の3DCADモデルを可視化して被測定物の3DCADモデルに接触させて被測定物の3DCADモデル上の測定範囲を着色して、測定位置を決定するオフラインティーチングを行い、測定治具をその3DCADモデル19に基づいて設計して製造し、実物の3次元測定機、実物の測定テーブル、実物の被測定物、実物の治具を3DCADモデルと同様に固定してオフラインティーチングによって得られた測定位置のデータに従って自動的に測定するようにしているので、作業者の負担を軽減し、測定時間を大幅に短縮できるものである。
[3次元測定システム:図1]
本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法を実現する3次元測定システムについて図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る3次元測定システムの構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法を実現する3次元形状測定システム(本システム)は、図1に示すように、XYZθA軸を持つ非接触式の3次元測定装置(3次元測定機)1を備える。
3次元測定装置1は、Z軸方向の移動とA軸回りの傾斜が可能な測定カメラ2と、X,Y平面の移動とθ軸回りの回転が可能な測定台3を有する。
また、本システムは、3次元測定装置1に接続された装置制御用パーソナルコンピュータ(PC)4と、装置制御用PC4に接続されたシミュレーション用パーソナルコンピュータ(PC)5とを備えている。
本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法を実現する3次元測定システムについて図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る3次元測定システムの構成ブロック図である。
本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法を実現する3次元形状測定システム(本システム)は、図1に示すように、XYZθA軸を持つ非接触式の3次元測定装置(3次元測定機)1を備える。
3次元測定装置1は、Z軸方向の移動とA軸回りの傾斜が可能な測定カメラ2と、X,Y平面の移動とθ軸回りの回転が可能な測定台3を有する。
また、本システムは、3次元測定装置1に接続された装置制御用パーソナルコンピュータ(PC)4と、装置制御用PC4に接続されたシミュレーション用パーソナルコンピュータ(PC)5とを備えている。
[各部]
本システムの各部について具体的に説明する。
3次元測定装置1は、測定台3上に配置された被測定物について測定カメラ2を用いて、面単位の測定範囲を1回で測定して3次元測定データを取得するものである。
3次元測定装置1は、既に提供されており、ニューモアレ原理等を用いて被測定物を撮影し、撮影したデジタル画像をフーリエ変換、相対位相計算、絶対位相への展開、Z値、更にX,Y値を算出して、撮影した被測定物全体の座標値を求めるものである。
また、3次元測定装置1は、装置制御用PC4からの測定位置の制御に従って測定が為されるようになっている。
測定台3は、通常、被測定物の固定治具を介して被測定物が配置されるものである。
本システムの各部について具体的に説明する。
3次元測定装置1は、測定台3上に配置された被測定物について測定カメラ2を用いて、面単位の測定範囲を1回で測定して3次元測定データを取得するものである。
3次元測定装置1は、既に提供されており、ニューモアレ原理等を用いて被測定物を撮影し、撮影したデジタル画像をフーリエ変換、相対位相計算、絶対位相への展開、Z値、更にX,Y値を算出して、撮影した被測定物全体の座標値を求めるものである。
また、3次元測定装置1は、装置制御用PC4からの測定位置の制御に従って測定が為されるようになっている。
測定台3は、通常、被測定物の固定治具を介して被測定物が配置されるものである。
装置制御用PC4は、シミュレーション用PC5から入力された測定位置情報に基づいて測定情報ファイル(測定プログラムファイル)を生成し、当該測定プログラムファイルを測定ソフトが読み込んで3次元測定装置1に測定位置の制御信号を出力し、3次元測定装置1を制御するものである。
シミュレーション用PC5は、3DCADソフト及びオフラインティーチングソフトが組み込まれており、3DCADソフトでは、3次元測定装置1の3DCADモデル、被測定物の3DCADモデル、位置合わせ治具の3DCADモデル(これらをまとめて「シミュレーション用3Dモデル6」という)を表示装置(モニター)に表示し、それら表示されたモデルをマウス等で操作してオフラインティーチングソフトにより測定位置が特定され、その測定位置の情報が装置制御用PC4に出力される。
[3次元形状測定方法の概要:図2]
次に、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法の概要について図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法の概要を示す図である。
3次元CADデータとそのデータを元にして作成した実物の部品がある場合に、それらを利用したオフラインティーチングについて説明する。尚、3次元測定機(3次元測定装置)1は、測定ヘッドを5軸NC制御とデータの自動合成可能な非接触式の3次元測定機を使用するものとする。
次に、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法の概要について図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法の概要を示す図である。
3次元CADデータとそのデータを元にして作成した実物の部品がある場合に、それらを利用したオフラインティーチングについて説明する。尚、3次元測定機(3次元測定装置)1は、測定ヘッドを5軸NC制御とデータの自動合成可能な非接触式の3次元測定機を使用するものとする。
第1に、シミュレーション用PC5では、3次元CADソフトを使用して3次元測定機1それ自体の3DCADモデルをモニター上に作成して表示し、実装置と同様の測定ヘッドの可動設定と制限を与える。
また、シミュレーション用PC5では、3次元測定機1の3DCADモデルを実装置の機械座標に対応付けをする。これにより、オフライン(CADの中における仮想)の3DCADモデル上で3次元測定機の動作設定が可能となる。
更に、シミュレーション用PC5では、被測定物の3DCADモデル18を形成(アセンブル)しておく。
更に、シミュレーション用PC5では、被測定物の3DCADモデル18を形成(アセンブル)しておく。
第2に、オフラインティーチングでは、ティーチング時に想定した測定状況と実測定時の被測定物の設置状況が同じでなければならない。高精度な位置合わせを実現する方法として、オフラインティーチング用3DCADモデル上で位置合わせ治具(ジグ)を設計し、ジグの3DCADモデル19を形成する。
3DCADの中の測定テーブルと被測定物を固定する治具を設計し、光造形などのRP(Rapid Prototyping)で実物化する。これにより、オフラインティーチング時の測定と実際の測定での被測定物の設置状況を同じにすることができる。
第3に、非接触式の3次元測定機の測定位置設定方法は、軸を移動させて測定カメラ3で撮影する要領であるが、測定の重要な要素である焦点距離と視野(画角)を3DCAD上で認識することは難しい。
そこで、通常、目に見ることができない非接触式の3次元測定機の焦点距離と視野を3DCADモデルで可視化することで分かりやすくしている。
つまり、シミュレーション用PC5では、3次元測定機の測定範囲の3DCADモデルを可視的に表す測定範囲モデルを生成する手段を備えており、具体的には、3DCADにおいて、測定カメラで撮影可能な測定範囲を半透明のモデル(測定範囲モデル)にして、測定ヘッドをマウスの操作に連動して動かせるようにする。これにより、可視化した半透明のモデルである測定範囲モデルと被測定物の3DCADモデル18の交差部分から測定位置設定を可視的に容易に行うことができる。
つまり、シミュレーション用PC5では、3次元測定機の測定範囲の3DCADモデルを可視的に表す測定範囲モデルを生成する手段を備えており、具体的には、3DCADにおいて、測定カメラで撮影可能な測定範囲を半透明のモデル(測定範囲モデル)にして、測定ヘッドをマウスの操作に連動して動かせるようにする。これにより、可視化した半透明のモデルである測定範囲モデルと被測定物の3DCADモデル18の交差部分から測定位置設定を可視的に容易に行うことができる。
第4に、非接触式の3次元測定では、測定位置や測定範囲を認識しずらく、表面形状のどこを測定ティーチングしたかを記憶しておくのは難しい。
そこで、被測定物の3DCADモデル18に測定設定した箇所を色づけして視覚化する。つまり、シミュレーション用PC5では、被測定物の3DCADモデル18に測定設定した箇所を色づけする手段を備えており、具体的には、測定設定されたときの測定範囲モデルと被測定物の3DCADモデル18の交差部分で、被測定物の3DCADモデル18の表面に着色することで基本的に実現される。
そこで、被測定物の3DCADモデル18に測定設定した箇所を色づけして視覚化する。つまり、シミュレーション用PC5では、被測定物の3DCADモデル18に測定設定した箇所を色づけする手段を備えており、具体的には、測定設定されたときの測定範囲モデルと被測定物の3DCADモデル18の交差部分で、被測定物の3DCADモデル18の表面に着色することで基本的に実現される。
但し、その際に、上記第3において視覚化した測定範囲のモデルと被測定物の3DCADモデル18の交差面とそこに測定制限などの条件(例えば、光軸と測定面のなす角が30°以上で、サーフェースの表側がカメラの方向を向いていること)を加えたものをデータとして使用する。
これは、例えば、被測定物の3DCADモデル18の測定範囲が曲面であれば、測定範囲のモデルと被測定物の3DCADモデル18の交差面が全て測定可能であるとは限らない。そのような場合、例えば、交差面の中心部分が測定可能な範囲となるため、測定制限の条件を付することになる。
これは、例えば、被測定物の3DCADモデル18の測定範囲が曲面であれば、測定範囲のモデルと被測定物の3DCADモデル18の交差面が全て測定可能であるとは限らない。そのような場合、例えば、交差面の中心部分が測定可能な範囲となるため、測定制限の条件を付することになる。
このように測定制限の条件が付された測定範囲のモデルと被測定物の3DCADモデル18との交差面(接触面)で、かつ測定可能な部分について被測定物の3DCADモデル18に着色するようにする。着色は、上記両モデルの接触状態で、シミュレーション用PC5でキーボード又はマウスによって測定者が測定位置を確定(位置決め)する操作によって為されるものである。
上記状態において、シミュレーション用PC5において、モニターの3DCAD上で測定カメラの測定ヘッドと測定テーブルを様々な測定位置に移動し、位置決め(オフラインティーチング)し、測定座標データを抽出する。
そして、測定座標データと測定条件を測定ファイルフォーマットに変換して装置制御用PC4に出力する。
そして、測定座標データと測定条件を測定ファイルフォーマットに変換して装置制御用PC4に出力する。
非接触3次元測定機1には、RP装置によって製作された実物の被測定物と実物のジグが測定テーブル上に設置されている。
装置制御用PC4は、シミュレーション用PC5から入力された測定座標データと測定条件に従ってジグにより固定された被測定物の測定を実行する。尚、測定は、自動で為されるようになっている。
装置制御用PC4は、シミュレーション用PC5から入力された測定座標データと測定条件に従ってジグにより固定された被測定物の測定を実行する。尚、測定は、自動で為されるようになっている。
[3次元測定システムの詳細構成:図3]
次に、本発明の実施の形態に係る3次元測定システム(本システム)の詳細構成について図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る3次元測定システムの詳細構成ブロック図である。
本システムは、図3に示すように、実物の被測定物180と実物の位置合わせ治具190が用意されている状態で、3次元測定機1と、装置制御用PC4と、シミュレーション用PC5とから基本的に構成されている。
次に、本発明の実施の形態に係る3次元測定システム(本システム)の詳細構成について図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る3次元測定システムの詳細構成ブロック図である。
本システムは、図3に示すように、実物の被測定物180と実物の位置合わせ治具190が用意されている状態で、3次元測定機1と、装置制御用PC4と、シミュレーション用PC5とから基本的に構成されている。
実物の位置合わせ治具190は、シミュレーション用PC5の3DCADのデータに基づいてRP(ラピッドプロトタイピング)によって製作されたものである。
3次元測定機1は、測定ヘッドに取り付けられた測定カメラ2と、被測定物180が位置合わせ治具190を介して設置される測定テーブル3とを備え、装置制御用PC4からの測定位置の制御信号により測定テーブル3と測定カメラ2を動作させて測定位置での撮影を行って、被測定物の形状の座標データを取得するものである。
装置制御用PC4は、パーソナルコンピュータであるため、基本的内部構成として制御部と、揮発性の主記憶部と、不揮発性の記憶部を備え、記憶部に記憶されたプログラム(測定ソフト40)を主記憶部にロードして動作可能とするものである。
尚、記憶部には、シミュレーション用PC5から入力された測定位置情報を測定情報ファイル40aとして記憶している。
尚、記憶部には、シミュレーション用PC5から入力された測定位置情報を測定情報ファイル40aとして記憶している。
また、装置制御用PC4は、インターフェースを備え、ネットワーク接続、外部機器(例えば、ディスプレイ41、マウス42、キーボード43、ジョイステック44)接続を可能にしている。特に、ネットワーク接続では、装置制御用PC4は、シミュレーション用PC5と接続し、データ(測定位置情報)の入力を受けるようになっている。
シミュレーション用PC5は、パーソナルコンピュータであるため、基本的内部構成として制御部と、揮発性の主記憶部と、不揮発性の記憶部を備え、記憶部に記憶されたプログラム(3DCADソフト60及びオンラインティーチングソフト50)を主記憶部にロードして動作可能とするものである。
また、シミュレーション用PC5は、インターフェースを備え、ネットワーク接続、外部機器(例えば、ディスプレイ51、マウス52、キーボード53)接続を可能にしている。
また、シミュレーション用PC5は、インターフェースを備え、ネットワーク接続、外部機器(例えば、ディスプレイ51、マウス52、キーボード53)接続を可能にしている。
シミュレーション用PC5は、3DCADソフトを用いて3次元測定機の3DCADモデル62、被測定物の3DCADモデル63、位置合わせ治具の被測定物の3DCADモデル64を生成する。これら3DCADモデルを生成するために必要なデータがアセンブリファイル61として記憶部に記憶されている。
尚、位置合わせ治具の被測定物の3DCADモデル64は、RP装置におけるラピッドプロトタイピングにより実物の位置合わせ治具190が製作される。
尚、位置合わせ治具の被測定物の3DCADモデル64は、RP装置におけるラピッドプロトタイピングにより実物の位置合わせ治具190が製作される。
また、シミュレーション用PC5は、オフラインティーチングソフトを起動して3DCADモデル62,63,64をディスプレイ51上に表示させながら、被測定物の3DCADモデル63に測定ヘッドの3DCADモデルを近づけて測定範囲の3DCADモデルを接触させて測定位置を特定するオフラインティーチングを行う。
実際には、上記3DCADモデルを用いて測定位置を特定する処理は、シミュレーション用PC5において、記憶部に記憶されたアセンブリファイル61にアクセスしながら行うものであり、測定位置が特定されると、オフラインティーチングソフトは、オフラインティーチング終了後に、測定位置情報(測定プログラム)を装置制御用PC4に対して出力するようになっている。
[3次元形状測定方法のフロー:図4]
次に、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法のフローについて図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法のフローチャートである。
まず、測定が開始されると(S11)、シミュレーション用PC5において、被測定物の3DCADデータから位置合わせを行うための位置合わせ治具を設計し(S12)、設計した治具のデータを基にRPにより位置合わせ治具を作成(製作)する(S13)。
次に、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法のフローについて図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定方法のフローチャートである。
まず、測定が開始されると(S11)、シミュレーション用PC5において、被測定物の3DCADデータから位置合わせを行うための位置合わせ治具を設計し(S12)、設計した治具のデータを基にRPにより位置合わせ治具を作成(製作)する(S13)。
次に、シミュレーション用PC5において、オフラインティーチングソフトを起動して、測定位置の決定を任意の回数繰り返し行う(S14)。
そして、シミュレーション用PC5は、測定位置情報を含んだ測定プログラムファイルを装置制御用PC4に出力する(S15)。すると、装置制御用PC(測定機制御用PC)4は、測定プログラムを読み込みする(S16)。
そして、シミュレーション用PC5は、測定位置情報を含んだ測定プログラムファイルを装置制御用PC4に出力する(S15)。すると、装置制御用PC(測定機制御用PC)4は、測定プログラムを読み込みする(S16)。
そして、実物の測定テーブルに実物の治具と実物の被測定物を設置し(S17)、3次元測定機1は、装置制御用PC4から入力される測定条件及び測定位置情報に基づいて自動測定を行い(S18)、測定を終了する(S19)。
上記の測定方法では、作業者が拘束される時間は、処理S14〜処理17であり、図9に示した従来の測定方法に比べて、大幅に短縮されている。
[測定カメラの測定範囲を表す3DCADモデル:図5]
次に、測定カメラの3次元CADモデルにおける測定範囲の3DCADモデルについて図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の実施の形態に係る測定範囲の3DCADモデルを示す概略図である。
オフラインティーチング用として、3次元CADモデルにはカメラの測定範囲を表す3DCADモデル(測定範囲モデル)17を作成しておく。
図5においては、測定範囲モデル17を明確にするために、測定ヘッドの3DCADモデル16も示している。
次に、測定カメラの3次元CADモデルにおける測定範囲の3DCADモデルについて図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の実施の形態に係る測定範囲の3DCADモデルを示す概略図である。
オフラインティーチング用として、3次元CADモデルにはカメラの測定範囲を表す3DCADモデル(測定範囲モデル)17を作成しておく。
図5においては、測定範囲モデル17を明確にするために、測定ヘッドの3DCADモデル16も示している。
測定ヘッドの3DACDモデル16には、測定カメラの3DACDモデル8が備えられており、測定範囲モデル17は、実物の測定カメラ2の光軸、画角、実物の3次元測定機1の測定距離、測定深度、測定領域によって定義される。
図5において、測定範囲モデル17が、測定カメラの3DCADモデル8の光軸10とその画角11、3次元測定機の測定距離12、測定深度13、測定領域14から形成されていることを示している。
尚、測定範囲モデル17は、半透明で表現して、被測定物と重なった場合に認識しやすいようにしておく。
尚、測定範囲モデル17は、半透明で表現して、被測定物と重なった場合に認識しやすいようにしておく。
[オフラインティーチングの流れ:図6〜8]
シミュレーション用PC5におけるオフラインティーチングの流れについて図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、オフラインティーチングの流れ1を示す概略図であり、図7は、オフラインティーチングの流れ2を示す概略図であり、図8は、オフラインティーチングの流れ3を示す概略図である。
シミュレーション用PC5におけるオフラインティーチングの流れについて図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、オフラインティーチングの流れ1を示す概略図であり、図7は、オフラインティーチングの流れ2を示す概略図であり、図8は、オフラインティーチングの流れ3を示す概略図である。
図6では、オフラインティーチング用の3DCADモデルとして、被測定物の3DCADモデル18をアセンブルした状態にする。被測定物の3DCADモデル18を測定に最適な測定テーブルの3DCADモデル20のテーブル位置にセット(拘束)した後、被測定物の3DCADモデル18と測定テーブルの3DCADモデル20を固定する治具の3DACDモデル19を3DCADモデル上で設計する。
治具の3DACDモデル19は、RPにより実物のモデルを作成して実測定時にオフラインティーチングと同じ被測定物の段取り位置を再現するために使用する。図6の状態では、測定範囲の3DCADモデル17が被測定物と重なった状態であるため、その交差面が測定範囲になることを視覚的に確認することができる。
図7では、図6から測定テーブルの3DCADモデル20を回転させた状態である。斜線部21は、図6の位置で測定位置設定をした場合の測定範囲になる。一度測定設定した被測定物の3DCADモデル18の表面部分に色づけすることで、測定抜け及びオフラインティーチングの設定を確認することができる。
ここで、色付けは、単に交差面の全てに付するというものではなく、図2で説明したとおり、測定範囲の条件によって限定された測定範囲の領域との交差部分が着色されるものである。
ここで、色付けは、単に交差面の全てに付するというものではなく、図2で説明したとおり、測定範囲の条件によって限定された測定範囲の領域との交差部分が着色されるものである。
図8では、被測定物の3DCADモデル18における垂直の円筒部分を一周分測定設定した状態を示している。
全ての測定位置を決定したら、シミュレーション用PC5は、測定位置のカメラの座標を出力して実装置を制御する装置制御用PC4にデータを渡し、装置制御用PC4は、記録した座標位置で自動測定できるようにする。
全ての測定位置を決定したら、シミュレーション用PC5は、測定位置のカメラの座標を出力して実装置を制御する装置制御用PC4にデータを渡し、装置制御用PC4は、記録した座標位置で自動測定できるようにする。
[実施の形態の効果]
本システムにおける3次元形状測定方法によれば、3DCADにおいて、3次元測定機、被測定物、測定テーブル、測定治具の3DCADモデルを生成し、3次元測定機による測定範囲の3DCADモデル17を可視化して被測定物の3DCADモデル18に接触させて被測定物の3DCADモデル18上の測定範囲を着色して、測定位置を決定するオフラインティーチングを行い、測定治具をその3DCADモデル19に基づいて設計して製造し、実物の3次元測定機1、実物の測定テーブル3、実物の被測定物180、実物の治具190を3DCADモデルと同様に固定してオフラインティーチングによって得られた測定位置(座標位置)のデータに従って自動的に測定するようにしているので、作業者の負担を軽減し、測定時間を大幅に短縮できる効果がある。
本システムにおける3次元形状測定方法によれば、3DCADにおいて、3次元測定機、被測定物、測定テーブル、測定治具の3DCADモデルを生成し、3次元測定機による測定範囲の3DCADモデル17を可視化して被測定物の3DCADモデル18に接触させて被測定物の3DCADモデル18上の測定範囲を着色して、測定位置を決定するオフラインティーチングを行い、測定治具をその3DCADモデル19に基づいて設計して製造し、実物の3次元測定機1、実物の測定テーブル3、実物の被測定物180、実物の治具190を3DCADモデルと同様に固定してオフラインティーチングによって得られた測定位置(座標位置)のデータに従って自動的に測定するようにしているので、作業者の負担を軽減し、測定時間を大幅に短縮できる効果がある。
本システムにおける3次元形状測定方法によれば、3次元CADで設計されて製造された被測定物について、適正な形状に形成されたか否かを検査するために利用できるものである。
また、別の利用方法として、被測定物に対してその形状に近似する3DCADモデルを生成し、そのモデルでのオフラインティーチングを行って、測定位置のデータを取得し、そのデータに従って被測定物を測定することもできる。この場合、近似する3DCADモデルは、被測定物におおよそ近似する概略モデルを想定している。
また、上記実施の形態では、カメラ式の3次元測定機を例示したが、レーザ式などの他方式の測定機であってもよい。
また、別の利用方法として、被測定物に対してその形状に近似する3DCADモデルを生成し、そのモデルでのオフラインティーチングを行って、測定位置のデータを取得し、そのデータに従って被測定物を測定することもできる。この場合、近似する3DCADモデルは、被測定物におおよそ近似する概略モデルを想定している。
また、上記実施の形態では、カメラ式の3次元測定機を例示したが、レーザ式などの他方式の測定機であってもよい。
本発明は、非接触式の3次元測定機におけるオフラインティーチングを実現し、作業者の測定工数を減らすことができる3次元形状測定方法に好適である。
1…3次元測定装置(3次元測定機)、 2…測定カメラ、 3…測定台、 4…装置制御用PC、 5…シミュレーション用PC、 6…シミュレーション用3DCADモデル、 8…測定カメラの3DCADモデル、 10…測定カメラ光軸、 11…測定カメラ画角、 12…測定距離、 13…測定深度、 14…測定領域、 15…パターン投影プロジェクタの投影軸、 16…測定ヘッドの3DCADモデル、 17…測定範囲の3DCADモデル(測定範囲モデル)、 18…被測定物の3DCADモデル、 19…治具の3DCADモデル、 20…測定テーブルの3DCADモデル、 21…斜線部、 40…測定ソフト、 40a…測定情報ファイル、 41…ディスプレイ、 42…マウス、 43…キーボード、 44…ジョイステック、 50…オフラインティーチングソフト、 51…ディスプレイ、 52…マウス、 53…キーボード、 60…3DCADソフト、61…アセンブリファイル、 62…3次元測定機の3DCADモデル、 63…被測定物の3DCADモデル、 64…位置合わせ治具の3DCADモデル、 180…被測定物、 190…位置合わせ治具
Claims (1)
- 被測定物の3次元形状を非接触の測定機で測定する3次元形状測定方法であって、
シミュレーション用コンピュータで前記測定機の3次元CADモデルを生成すると共に、前記測定機の3次元CADモデルが測定可能な範囲を測定範囲の3次元CADモデルとして可視的に形成し、
前記被測定物の3次元CADモデルを生成し、
前記被測定物の3次元CADモデルに前記測定範囲の3次元CADモデルを接触させて前記被測定物の測定位置をティーチングすることを特徴とする3次元形状測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007045347A JP2008209194A (ja) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | 3次元形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007045347A JP2008209194A (ja) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | 3次元形状測定方法 |
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JP (1) | JP2008209194A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7383349B2 (ja) | 2020-02-25 | 2023-11-20 | 株式会社ミツトヨ | 画像測定装置のティーチングプログラム |
JP7383350B2 (ja) | 2020-02-25 | 2023-11-20 | 株式会社ミツトヨ | 画像測定装置のティーチングプログラム |
-
2007
- 2007-02-26 JP JP2007045347A patent/JP2008209194A/ja active Pending
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