JP2015139832A - 罫書き作業支援システム、罫書き作業方法及び機械加工部品 - Google Patents

Abstract

【課題】任意のワークに高い精度で罫書きを形成することができる罫書き作業支援システム、罫書き作業方法及び機械加工部品を提供すること。
【解決手段】ワークに罫書きを形成する罫書き作業支援システムであって、ワークの形状を非接触で計測する形状計測装置と、ワークに目印を投影する投影装置と、投影装置がワークに投影した目印に基づいて罫書きを形成する罫書き装置と、ワークの設計データに罫書きを追加し、設計データと形状計測装置で計測したワークの形状とを比較し、ワークの計測結果に対する罫書きの位置を特定し、投影装置から特定した罫書きの位置に目印を投影させる制御装置と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに対して行う罫書き作業を支援する罫書き作業支援システム、罫書き作業方法及び機械加工部品に関するものである。

加工対象の部材、部品であるワークは、加工時に目印、基準として罫書きを形成する場合がある。ワークに罫書きを形成する方法としては、定盤にワークを設置し、ワークの位置を微調整して、ワークの水平出し、芯出しを行い、その後、罫書きを形成する方法がある。しかしながら、この方法では、作業に手間がかかってしまう。

また、罫書き作業を支援する装置としては、例えば、形状を計測する計測装置と、計測装置で計測した結果に基づいて、罫書きを行う罫書き装置とを備える罫書きシステムがある（特許文献１参照）。また、罫書き装置としては、レーザ光を照射して罫書きを形成する装置がある（特許文献２参照）。また、罫書き線に代わる基準線、基準点をレーザ光線を照射することで、形成する装置もある（特許文献３参照）。

特開２００４−７８２８８号公報 特開平９−３０９０８１号公報 特開２００３−６５７６１号公報

ここで、特許文献１のように、計測装置と罫書き装置が一体化したシステムでは、利用可能なワークの形状に制限が生じたり、システムが大型化したりする。また、特許文献３のようにレーザ光を罫書きの代わりに使う場合、加工時等にワークが動くと位置が変動してしまう。

本発明は上述した課題を解決するものであり、任意のワークに高い精度で罫書きを形成することができる罫書き作業支援システム、罫書き作業方法及び機械加工部品を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、ワークに罫書きを形成する罫書き作業支援システムであって、前記ワークの形状を非接触で計測する形状計測装置と、前記ワークに目印を投影する投影装置と、前記投影装置が前記ワークに投影した目印に基づいて罫書きを形成する罫書き装置と、
前記ワークの設計データに罫書きを追加し、前記設計データと前記形状計測装置で計測した前記ワークの形状とを比較し、前記ワークの計測結果に対する罫書きの位置を特定し、前記投影装置から特定した罫書きの位置に前記目印を投影させる制御装置と、を有することを特徴とする。

また、前記ワークの周囲に配置するターゲットマークをさらに有し、前記形状計測装置は、前記ワークと前記ターゲットマークの形状を計測し、前記制御装置は、前記ワークと前記ターゲットマークとの相対位置を検出し、前記投影装置から前記ターゲットマークに向けて光を投影した状態で目印の投影位置の位置合わせを行い、位置合わせの結果に基づいて前記目印を前記ワークに投影させることが好ましい。

また、前記ターゲットマークは、接着部を有することが好ましい。

また、前記ターゲットマークは、前記ワークの周囲に６個以上配置されていることが好ましい。

また、前記ターゲットマークは、前記ワークの全周を囲んで配置されていることが好ましい。

また、前記ターゲットマークは、本体の表面に設けられ、周囲とは異なる色のターゲットポイントと、を有し、前記制御装置は、前記投影装置が前記ターゲットポイントに重なる位置に光を投影した状態を基準として位置合わせを行うことが好ましい。

上述の目的を達成するために、本発明は、ワークに罫書きを形成する罫書き作業方法であって、形状計測装置で前記ワークの形状を非接触で計測するステップと、前記ワークの設計データを取得するステップと、前記設計データに罫書きを追加するステップと、前記設計データと前記形状計測装置で計測した前記ワークの形状とを比較し、前記ワークの計測結果に対する罫書きの位置を特定するステップと、投影装置から特定した罫書きの位置に目印を投影するステップと、前記投影装置が前記ワークに投影した目印に基づいて罫書きを形成するステップと、を有することを特徴とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、機械加工部品であって、上記に記載の罫書き作業方法から製造されることを特徴とする。

本発明によれば、任意のワークに高い精度で罫書きを形成することができ、硬い精度で罫書きを形成できることで、精度の高い製品を製造することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る罫書き作業支援システムの概略構成図である。 図２は、罫書き作業支援システムの制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、ワークの設計モデルの一例を示す斜視図である。 図４は、ワークの設計モデルと罫書きの一例を示す斜視図である。 図５は、罫書き作業支援システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。 図７は、ターゲットマークの一例を示す斜視図である。 図８は、ターゲットマークの一例を示す斜視図である。 図９は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。 図１０は、罫書き作業支援システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１１は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。 図１２は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。 図１３は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。 図１４は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。 図１５は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。 図１６は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る罫書き作業支援システムの概略構成図である。図２は、罫書き作業支援システムの制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、罫書き作業支援システム１０は、加工対象のワーク２０に罫書きを形成する。ワーク２０としては、種々の部品、部材を対象とすることができる。具体的には、ワーク２０としては、機械加工部材、例えば、車室、格納器などを対象とすることができる。また、罫書きは、線でも点でもよく、用途もボルト等の穴を開ける基準や端面加工の基準等種々の目的に用いることができる。

罫書き作業支援システム１０は、図１に示すように、レーザスキャナ（形状計測装置）１２と、レーザプロジェクタ（投影装置）１４と、制御装置１６と、罫書き装置１８と、を有する。

レーザスキャナ１２は、ワーク２０が配置されている領域の３次元形状を計測する装置である。レーザスキャナ１２は、レーザ光を走査させ、各位置の反射光を検出までの時間を計測することで、各位置までの距離を検出し、対象の領域の３次元形状を計測する。なお、本実施形態では、形状計測装置としてレーザスキャナ１２を用いたが、非接触でワーク２０を含む領域の形状を計測できればよく、計測方式は特に限定されない。

レーザプロジェクタ（投影装置）１４は、レーザ光をワーク２０に投影する装置である。レーザプロジェクタ１４は、制御装置１６に基づいて、投影する位置、大きさを調整した画像を投影することで、ワーク２０に罫書きの目印となる画像を投影する。また本実施形態では、投影装置として、レーザプロジェクタ１４を用いたが、ワーク２０に罫書きの目印となる画像を投影することができればよく、投影方式は特に限定されない。

制御装置１６は、罫書き作業支援システム１０の各部の動作を制御する装置であり、演算部３０と、記憶部３２と、入力部３４と、出力部３６と、通信部３８と、を有する。制御装置１６としては、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。制御装置１６は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されたプログラムやデータを読み取る媒体読取部をさらに備えていてもよい。

演算部３０は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶手段であるメモリとを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。具体的には、演算部３０は、記憶部３２に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させる。そして、演算部３０は、ＣＰＵによる命令の実行結果に応じて、メモリ及び記憶部３２に対してデータの読み書きを行ったり、通信部３８等の動作を制御したりする。

記憶部３２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムやデータを記憶する。記憶部３２に記憶されるプログラムには、罫書き作業制御プログラム４０が含まれる。記憶部３２に記憶されるデータには、ワーク形状データ４２と、データテーブル４４とが含まれる。

なお、図２において記憶部３２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、制御装置１６がネットワークを介して通信可能な他の装置に記憶され、必要に応じて制御装置１６にダウンロードされることとしてもよい。また、図２において記憶部３２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、記憶媒体に記憶され、必要に応じて媒体読取部によって読み取られることとしてもよい。

制御装置１６は、罫書き作業制御プログラム４０を演算部３０に実行させることにより、ワークに罫書きを形成する作業の支援の係る各種機能を実現する。罫書き制御プログラム４０を実行することで実現できる機能については、後述する。

図３は、ワークの設計モデルの一例を示す斜視図である。図４は、ワークの設計モデルと罫書きの一例を示す斜視図である。ワーク形状データ４２は、ワーク２０の３次元形状の設計データである。具体的には、図３に示す設計モデル６０のデータが含まれる。設計モデル６０には、各種位置の寸法の情報が含まれる。データテーブル４４は、ワーク形状データ４２以外で必要な各種情報が含まれる。データテーブル４４は、ワーク２０に対して形成する罫書きの情報や、必要な加工代の情報、オペレータ、作業者に通知する必要がある情報、その通知方法等、判定に必要な情報やオペレータ、作業者に通知する必要がある情報が含まれている。具体的には、データテーブル４４は、図４に示すように、設計モデル６０に対して表示させる設定として入力された罫書き６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄの情報が含まれる。データテーブル４４に含まれる罫書き６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄの情報としては、設計モデル６０に対する位置、大きさ、表示する際の色、太さ等の情報が含まれる。罫書き６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは、軸を含む面で円筒を切断した半円筒の部材の端面近傍に表示する設定の罫書きである。なお、ワーク２０の形状は、半円筒の部材に限らず、あらゆる形状に対して有効である。

入力部３４は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置を有し、利用者からの情報や指示の入力を受け付ける。出力部３６は、各種情報を出力して、オペレータ等の利用者に情報を報知する装置である。出力部３６としては、液晶パネルや有機ＥＬ（Organic Electro−Luminescence）パネル等の表示装置や、プリンタ、音声を出力するスピーカ等がある。通信部３８は、所定の通信プロトコルに基づいて、レーザスキャナ１２及びレーザプロジェクタ１４を含む他の装置との間での情報の送受信を制御する。通信部３８は、有線で通信を行っても、無線で通信を行ってもよい。

罫書き装置１８は、ワーク２０に罫書きを形成する装置である。罫書き装置１８は、オペレータや作業者がポンチングや罫書針でワークに罫書きを形成する機器や、レーザ光を照射してワークに罫書きを形成するレーザ加工装置等を用いることができる。罫書き装置１８は、レーザプロジェクタ１４でワークに投影された目印を基準に自動で罫書きを形成する装置でも、レーザプロジェクタ１４でワークに投影された目印を基準に作業者が手作業で罫書きを形成する装置でもよい。

次に、図５及び図６を用いて、罫書き作業支援システムの処理動作、つまり罫書き作業制御方法の一例について説明する。図５は、罫書き作業支援システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。図６は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。罫書き作業支援システム１０は、制御装置１６によって各部の動作を制御し、さらに各部を用いた作業をオペレータ及び作業者の補助によって実行させることで、図５に示す処理を実現する。

罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０を所定位置に設置する（ステップＳ１２）。ワーク２０を設置する位置は特に限定されず、種々の位置とすることができる。ワーク２０は、例えば、定盤の上に設置してもよいし、現在置かれている位置にそのままとしてもよい。なお、設置作業は、オペレータ及び作業者の補助によって実行すればよい。罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０が設置されたことを検出したら、レーザスキャナ１２でワーク２０の形状を計測する（ステップＳ１４）。罫書き作業支援システム１０は、複数の位置でワーク２０の形状を計測することで、ワーク２０の必要な範囲の形状を計測する。次に、罫書き作業支援システム１０は、計測した複数の結果を合成し（ステップＳ１６）、必要な範囲のワーク２０の形状の計測結果を得る。なお、ステップＳ１６の合成方法は、特に限定されない。

罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０の計測と並行して、ワーク２０の設計データ、つまり設計モデル６０のデータを取得し（ステップＳ１８）、罫書き位置を決定し、設計データに重ね合わせる（ステップＳ２０）。つまり、罫書き作業支援システム１０は、図４に示すように、設計モデル６０に罫書き６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを重ねたデータを作成する。

罫書き作業支援システム１０は、レーザスキャナ１２でワーク２０の形状を計測し、ワークの設計データと罫書きとの関係を示すデータを作成したら、計測結果と設計データの芯出し、基準点の割り出しを行う（ステップＳ２２）。つまり、測定結果の形状を、設計モデルを用いて分析し、計測結果の形状の芯出しと、基準点とを割り出す。設計モデルの芯の位置と基準点の位置は、設計モデルの情報として含まれていてもよいし、形状の分析に基づいて決定してもよい。

罫書き作業支援システム１０は、芯出しと基準点の割り出しを行ったら、計測結果の形状と設計モデル６０とを芯の位置と基準点の位置とに基づいて合成し、計測結果の形状と設計モデル６０とを比較する（ステップＳ２４）。罫書き作業支援システム１０は、計測結果と設計データを比較したら加工代があるかを判定する（ステップＳ２６）。つまり、比較結果に基づいて、加工対象のワーク２０が罫書きを形成した後の加工に適した形状となっているかを判定する。

罫書き作業支援システム１０は、加工代がない（ステップＳ２６でＮｏ）と判定した場合、加工処理を行う（ステップＳ２８）。ここで、加工処理としては、加工代が足りない部分に対する肉盛り加工や、基準位置、基準面の位置の修正がある。罫書き作業支援システム１０は、加工処理を行ったら、再計測が必要かを判定する（ステップＳ２９）。つまり加工を行った結果、外形形状を再度計測する必要が生じたかを判定する。罫書き作業支援システム１０は、再計測必要ではない（ステップＳ２９でＮｏ）と繁栄した場合、ステップＳ２２に戻る。罫書き作業支援システム１０は、加工処理により再度の計測が必要である（ステップＳ２９でＹｅｓ）と判定した場合、ステップＳ１２に戻る。

罫書き作業支援システム１０は、加工代がある（ステップＳ２６でＹｅｓ）と判定した場合、罫書き位置を含むデータをレーザプロジェクタ１４にインプットする（ステップＳ３０）。つまり、ステップＳ２０で作成したデータをレーザプロジェクタ１４に入力する。罫書き作業支援システム１０は、罫書き位置を含むデータをレーザプロジェクタ１４でワークに投影する（ステップＳ３２）。具体的には、図６に示すように、設計モデル６０の罫書きの位置に対応するワーク２０の位置に罫書きの目印となる基準線８０を投影する。なお、図６では１か所の罫書きに対応する基準線８０のみを投影している状態を示しているが、レーザプロジェクタ１４で投影可能な範囲にある罫書きの位置に対応する全ての位置に基準線を投影してもよい。また基準線ではなく基準点としてもよい。

罫書き作業支援システム１０は、罫書き位置に基準線を投影したら、罫書き装置１８を用いて、投影された罫書き位置（基準線８０の位置）に対して罫書き処理を行い（ステップＳ３４）、本処理を終了する。

罫書き作業支援システム１０は、このように、レーザスキャナ１２でワーク２０の形状を計測し、その結果を用いてレーザプロジェクタ１４で罫書き位置に目印を投影することで、罫書き作業を簡単に行うことができる。また、罫書き作業支援システム１０は、レーザスキャナ１２で計測したワークの形状を用いて目印を投影する位置を決定することで、高い精度で目印を表示することができる。つまり設定された位置と目印が投影される位置のずれを小さくすることができる。

また、罫書き作業支援システム１０は、非接触で計測するレーザスキャナと、非接触で目印を表示するレーザプロジェクタと、を用いることで、装置構成を簡単にすることができる。また、罫書き作業支援システム１０は、作業位置の自由度を高くすることができる。つまり、専用の定盤等に設置する必要がなく、任意の位置で形状の計測と目印の投影を行うことができる。これにより罫書き作業を行う位置の自由度を高くすることができる。以上より、罫書き作業支援システム１０は、任意のワークに高い精度で罫書きを形成することができる。

ここで、罫書き作業支援システム１０は、ターゲットマークを用いて、レーザスキャナ１２で計測したワークの形状と、レーザプロジェクタ１４で目印を投影する位置との位置合わせを行うことが好ましい。これにより、目印を投影する位置の精度をより高くすることができる。

また、罫書き作業支援システム１０で、ワーク２０で罫書きを形成し、罫書きに基づいて加工を行うことで、ワーク２０を機械加工部材、例えば、車室、格納器などに加工することができる。このように、罫書き作業支援システム１０及び罫書き作業方法でワークに罫書きを形成し、その罫書きに基づいて加工を行うことで、機械加工部品を製造することができる。本実施形態の罫書き作業支援システム１０及び罫書き作業方法を用いて製造された機械加工部品は、簡単な作業でより高い精度の罫書きが形成されるため、高い精度の部品とすることができる。

以下、図７から図１６を用いて、ターゲットマークを用いた罫書き作業支援システム１０について説明する。図７は、ターゲットマークの一例を示す斜視図である。図８は、ターゲットマークの一例を示す斜視図である。図７に示すターゲットマーク９０は、本体９２と、ターゲットポイント９４とを有する。本体９２は、三角柱であり、矩形になる面にターゲットポイント９４が設けられている。ターゲットポイント９４は、周囲とは異なる色で形成された部材である。なお、ターゲットポイント９４は、周囲よりも目立つ色であることが好ましい。またターゲットマーク９０は、ターゲットポイント９４が光を反射する材料で形成され、周囲が光を吸収する材料で形成されていることも好ましい。ターゲットマーク９０は、ターゲットポイント９４がレーザプロジェクタ１４から見える向きで、ワーク２０の周囲に配置される。

また、ターゲットマークは、３次元形状であればよく、本体の形状、ターゲットポイントの数は特に限定されない。ターゲットマークは、本体の形状に対して、ターゲットポイントの位置が特定できるようにすることが好ましい。例えば、図８に示すターゲットマーク９０ａは、本体９２ａが立方体であり、各面の中心にターゲットポイント９４ａが設けられている。このように、ターゲットマーク９０ａの本体９２ａの各面の同じ位置にターゲットポイント９４ａを設けることで、ターゲットマーク９０ａの姿勢によらず、本体９２ａ中のターゲットポイント９４ａの位置を特定することができる。

また、ターゲットマークは、設置する対象と接触する面に接着部、例えば、接着材やマグネットを設けることが好ましい。接着部を設けることで、ターゲットマークを所定の位置により確実に固定することができる。

次に、図９から図１２を用いて、ターゲットマークを用いた場合の罫書き作業支援システム１−の処理動作について説明する。図９は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。図１０は、罫書き作業支援システムの処理動作の一例を示すフローチャートである。図１１及び図１２は、それぞれ罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。

まず、ターゲットマーク９０を用いる場合、図９に示すようにターゲットマーク９０は、ワーク２０の周囲に配置される。ここで、罫書き作業支援システム１０は、設置されたターゲットマーク９０のうち、レーザスキャナ１２及びレーザプロジェクタ１４から見える位置にあるターゲットマーク９０を利用する。

次に、図１０を用いて処理の流れを説明する。ここで、図１０に示す処理のうち、図５に示す処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。また、本実施形態では、ターゲットマーク９０を用いる場合として説明する。

罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０とターゲットマーク９０を所定位置に設置する（ステップＳ４２）。ターゲットマーク９０は、上述した図９に示すようにワーク２０の周囲に配置する。ターゲットマーク９０は、ワーク２０の罫書きを形成する位置と重ならない位置に固定してもよいし、ワーク２０から離れた位置に設置してもよい。なお、ターゲットマーク９０の設置作業は、オペレータ及び作業者の補助によって実行すればよい。罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０とターゲットマーク９０が設置されたことを検出したら、レーザスキャナ１２でワーク２０とターゲットマーク９０の形状を計測する（ステップＳ４４）。つまり、レーザスキャナ１２でワーク２０に加え、ワーク２０の周囲に配置されているターゲットマーク９０の形状も計測する。これにより、ワーク２０とターゲットマーク９０の相対位置を検出することができる。罫書き作業支援システム１０は、複数の位置でワーク２０とターゲットマーク９０の形状を計測することで、ワーク２０とターゲットマーク９０の必要な範囲の形状を計測する。次に、罫書き作業支援システム１０は、計測した結果を合成し（ステップＳ１６）、必要な範囲のワーク２０の形状の計測結果を得る。また、ワーク２０の周囲に配置されたターゲットマーク９０の位置情報も得ることができる。

罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０の計測と並行して、ワーク２０の設計データ、つまり設計モデル６０のデータを取得し（ステップＳ１８）、罫書き位置を決定し、設計データに重ね合わせる（ステップＳ２０）。

罫書き作業支援システム１０は、レーザスキャナ１２でワーク２０の形状を計測し、ワークの設計データと罫書きとの関係を示すデータを作成したら、計測結果と設計データの芯出し、基準点の割り出しを行う（ステップＳ２２）。罫書き作業支援システム１０は、芯出しと基準点の割り出しを行ったら、計測結果の形状と設計モデル６０とを芯の位置と基準点の位置とに基づいて合成し、計測結果の形状と設計モデル６０とを比較する（ステップＳ２４）。罫書き作業支援システム１０は、計測結果と設計データを比較したら加工代があるかを判定する（ステップＳ２６）。罫書き作業支援システム１０は、加工代がない（ステップＳ２６でＮｏ）と判定した場合、加工処理を行う（ステップＳ２８）。罫書き作業支援システム１０は、加工処理を行ったら、再計測が必要かを判定する（ステップＳ２９）。つまり加工を行った結果、外形形状を再度計測する必要が生じたかを判定する。罫書き作業支援システム１０は、再計測必要ではない（ステップＳ２９でＮｏ）と繁栄した場合、ステップＳ２２に戻る。罫書き作業支援システム１０は、加工処理により再度の計測が必要である（ステップＳ２９でＹｅｓ）と判定した場合、ステップＳ１２に戻る。

罫書き作業支援システム１０は、加工代がある（ステップＳ２６でＹｅｓ）と判定した場合、罫書き位置を含むデータをレーザプロジェクタ１４にインプットする（ステップＳ３０）。次に、罫書き作業支援システム１０は、レーザプロジェクタ１４からターゲットマーク９０に向けて光を照射する（ステップＳ５０）。具体的には、図１１に示すように照射光１０２をターゲットマーク９０のターゲットポイント９４に向けて照射する。罫書き作業支援システム１０は、ステップＳ１６で取得したワーク２０に対するターゲットマーク９０の位置情報に基づいて、ターゲットポイント９４の位置を検出し、検出した位置に向けて照射光１０２を照射する。罫書き作業支援システム１０は、ターゲットマーク９０に光が照射されているか、つまり、ターゲットポイント９４と照射光１０２が重なっているかを判定する（ステップＳ５２）。なお、判定は、オペレータが行ってもよいし、カメラ等の撮影機能を設置して撮影画像で判定してもよいし、ターゲットマーク９０に照射光を検出するセンサを設けて判定してもよい。罫書き作業支援システム１０は、ターゲットマーク９０に照射光１０２が照射されていない（ステップＳ５２でＮｏ）と判定した場合、照射位置を補正し（ステップＳ５４）、ステップＳ５０に戻る。罫書き作業支援システム１０は、ターゲットマーク９０に照射光が照射された状態となるように、光の照射位置を補正することで、光を照射している位置に対するターゲットマーク９０の位置を正確に検出することができる。これにより、光を照射している位置に対するターゲットマーク９０に対する位置が検出されているワーク２０の位置を正確に把握することができる。

罫書き作業支援システム１０は、ターゲットマーク９０に照射光が照射されている（ステップＳ５２でＹｅｓ）と判定した場合、罫書き位置を含むデータをレーザプロジェクタ１４でワークに投影する（ステップＳ３２）。具体的には、図１２に示すように、設計モデル６０の罫書きの位置に対応するワーク２０の位置に罫書きの目印となる基準線を投影する。罫書き作業支援システム１０は、罫書き位置に基準線を投影したら、罫書き装置１８を用いて、投影された罫書き位置（基準線８０の位置）に対して罫書き処理を行い（ステップＳ３４）、本処理を終了する。

罫書き作業支援システム１０は、このようにターゲットマーク９０を用い、レーザスキャナ１２でターゲットマーク９０の位置を検出して、ターゲットマーク９０とワーク２０の相対位置を特定し、レーザプロジェクタ１４で投影する際に、ターゲットマーク９０のターゲットポイント９４とレーザプロジェクタ１４から照射する照射光１０２とを用いて、画像の投影位置の位置合わせを行うことで、罫書きを形成する位置の目印となる基準線、基準点をより高い精度でワーク２０に投影することができる。

罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０の所定面を検出する場合、ターゲットマーク９０を３個用いればよいが、６個以上用いることで、ワーク２０の三次元形状をより正確に把握することができる。罫書き作業支援システム１０は、ターゲットマーク９０を５個以上用いることで立体形状の基準をより高い精度で特定することができ、６個以上用いることで、立体形状の基準をさらに高い精度で特定することができる。

また、罫書き作業支援システム１０で、ワーク２０で罫書きを形成し、罫書きに基づいて加工を行うことで、ワーク２０を機械加工部材、例えば、車室、格納器などに加工することができる。このように、罫書き作業支援システム１０及び罫書き作業方法でワークに罫書きを形成し、その罫書きに基づいて加工を行うことで、機械加工部品を製造することができる。本実施形態の罫書き作業支援システム１０及び罫書き作業方法を用いて製造された機械加工部品は、簡単な作業でより高い精度の罫書きが形成されるため、高い精度の部品とすることができる。

次に、図１３から図１５を用いて、ワーク２０の全周に罫書きを形成する場合の処理について説明する。図１３から図１５は、それぞれ罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。まず、図１３に示すように、ワーク２０を作業台１１０に設置し、周囲にターゲットマーク９０を設置する。なお、ターゲットマーク９０のＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、ターゲットマーク９０の向きが同じものに同じ符号がついている。

次に、罫書き作業支援システム１０は、レーザスキャナを、レーザスキャナ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇに示す位置に設置し、それぞれの位置で、ワーク２０とターゲットマーク９０の位置を検出する。また、図１４に示すように、一部領域にスケールバー１３０も設置している。罫書き作業支援システム１０は、各位置で形状を計測したら、領域１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆで重なるターゲットマークを用いて計測結果を合成する。これにより、１つの基準で合成した３次元形状のデータを作成することができる。

罫書き作業支援システム１０は、ワーク２０とターゲットマーク９０の計測結果を取得したら、プロジェクタを、レーザプロジェクタ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに示す位置でそれぞれの位置で同じ向きのターゲットマーク９０を用いて、位置合わせを行い、基準線を投影して罫書きの基準となる目印を投影する。なお、この場合、レーザスキャナとレーザプロジェクタは１台を移動させてもよいし、それぞれの位置に別のレーザスキャナとレーザプロジェクタを設置してもよい。また、スケールバーを用いることで、奥行き方向の座標も高い精度で検出することができる。

図１６は、罫書き作業支援システムの処理動作を説明するための説明図である。罫書き作業支援システム１０は、図１６に示すようにワーク２０ａの全周を囲むようにターゲットマーク９０ａを設置することが好ましい。このように、ワーク２０ａの全周を囲うようにターゲットマーク９０ａを配置することで、ワーク２０ａの立体形状を高い精度で計測することができ、罫書きを高い精度で形成することができる。

本実施形態の罫書き作業支援システム１０は、レーザスキャナ１２とレーザプロジェクタ１４を別の装置としたが、形状測定機能と投影機能の両方を備える１つの装置を用いてもよい。

１０ 罫書き作業支援システム
１２ レーザスキャナ（形状計測装置）
１４ レーザプロジェクタ（投影装置）
１６ 制御装置
１８ 罫書き装置
２０ ワーク
３０ 演算部
３２ 記憶部
３４ 入力部
３６ 出力部
３８ 通信部
４０ 罫書き作業制御プログラム
４２ ワーク形状データ
４４ データテーブル
６０ 設計モデル
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ 罫書き
８０ 基準線
９０、９０ａ ターゲットマーク
９２、９２ａ 本体
９４、９４ａ ターゲットポイント
１０２ 照射光

Claims (8)

1. ワークに罫書きを形成する罫書き作業支援システムであって、
   前記ワークの形状を非接触で計測する形状計測装置と、
   前記ワークに目印を投影する投影装置と、
   前記投影装置が前記ワークに投影した目印に基づいて罫書きを形成する罫書き装置と、
   前記ワークの設計データに罫書きを追加し、前記設計データと前記形状計測装置で計測した前記ワークの形状とを比較し、前記ワークの計測結果に対する罫書きの位置を特定し、前記投影装置から特定した罫書きの位置に前記目印を投影させる制御装置と、を有することを特徴とする罫書き作業支援システム。
2. 前記ワークの周囲に配置するターゲットマークをさらに有し、
   前記形状計測装置は、前記ワークと前記ターゲットマークの形状を計測し、
   前記制御装置は、前記ワークと前記ターゲットマークとの相対位置を検出し、前記投影装置から前記ターゲットマークに向けて光を投影した状態で目印の投影位置の位置合わせを行い、位置合わせの結果に基づいて前記目印を前記ワークに投影させることを特徴とする請求項１に記載の罫書き作業支援システム。
3. 前記ターゲットマークは、接着部を有することを特徴とする請求項２に記載の罫書き作業支援システム。
4. 前記ターゲットマークは、前記ワークの周囲に６個以上配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の罫書き作業支援システム。
5. 前記ターゲットマークは、前記ワークの全周を囲んで配置されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の罫書き作業支援システム。
6. 前記ターゲットマークは、本体の表面に設けられ、周囲とは異なる色のターゲットポイントを有し、
   前記制御装置は、前記投影装置が前記ターゲットポイントに重なる位置に光を投影した状態を基準として位置合わせを行うことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の罫書き作業支援システム。
7. ワークに罫書きを形成する罫書き作業方法であって、
   形状計測装置で前記ワークの形状を非接触で計測するステップと、
   前記ワークの設計データを取得するステップと、
   前記設計データに罫書きを追加するステップと、
   前記設計データと前記形状計測装置で計測した前記ワークの形状とを比較し、前記ワークの計測結果に対する罫書きの位置を特定するステップと、
   投影装置から特定した罫書きの位置に目印を投影するステップと、
   前記投影装置が前記ワークに投影した目印に基づいて罫書きを形成するステップと、を有することを特徴とする罫書き作業方法。
8. 請求項７に記載の罫書き作業方法から製造されることを特徴とする機械加工部品。

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