JP2015210245A - ワーク形状測定システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの形状検出精度を向上することにある。【解決手段】板状のワークを保持する保持装置と、前記保持装置に保持された前記ワークに対して所定距離離間させて設けられ、該ワークの形状を検出する検出装置と、前記検出装置による前記ワークの検出範囲を、前記保持装置のワーク保持面に沿って移動させるべく、前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方を移動させる移動装置とを備えたワークの形状測定システムであって、前記保持装置は、複数の保持ユニットと、各々の前記保持ユニットを、前記ワークを保持する保持位置と、前記ワークから離間した退避位置との間で移動させる移動機構とを含み、前記移動装置による前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方の移動に連動させて、前記移動機構は前記ワークの検出範囲に位置する前記保持ユニットを前記退避位置に移動させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、ワーク形状を測定する形状測定システムに関する。

自動化された形状測定システムとしては、ワークまたはセンサのいずれかを移動させて、センサの検出範囲で検出されたワークの縁を抽出し、ワーク全体の形状を測定するものが提案されている。例えば、特許文献１乃至５には、ワークまたはセンサのいずれかを移動させ、ワークの形状を測定するシステムが開示されている。

特開平７−２２９７２２号公報 特開２００２−１８８９０５号公報 特開２００８−３０８０号公報 特開２００５−２４１３６１号公報 特開平６−６６５２３号公報

自動化された形状測定システムでは、検出した結果にノイズが混じることがある。例えば、ワークを載せる載置台がワーク上方に配置されたセンサの検出範囲に映り込み、ノイズとなる場合がある。ここで、ワークのＣＡＤデータが存在する場合には、センサが形状を検出する際に、ＣＡＤデータと比較することでノイズを補正できるが、ＣＡＤデータが存在しないワークの形状測定を行う場合は、ノイズを補正できない。

従って、本発明の目的は、ワークの形状検出精度を向上することにある。

本発明によれば、板状のワークを保持する保持装置と、前記保持装置に保持された前記ワークに対して所定距離離間させて設けられ、該ワークの形状を検出する検出装置と、前記検出装置による前記ワークの検出範囲を、前記保持装置のワーク保持面に沿って移動させるべく、前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方を移動させる移動装置とを備えたワークの形状測定システムであって、前記保持装置は、複数の保持ユニットと、各々の前記保持ユニットを、前記ワークを保持する保持位置と、前記ワークから離間した退避位置との間で移動させる移動機構とを含み、前記移動装置による前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方の移動に連動させて、前記移動機構は前記ワークの検出範囲に位置する前記保持ユニットを前記退避位置に移動させるワークの形状測定システムが提供される。

また、本発明によれば、板状のワークを、複数の保持ユニットを備える保持装置により保持する保持工程と、前記保持装置に保持された前記ワークに対して所定距離離間させて設けられ、該ワークの形状を検出する検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方を移動させる移動工程と、前記移動工程に伴い、複数の前記保持ユニットを前記ワークを保持する保持位置と前記ワークから離間した退避位置との間で移動させる保持ユニット切り替え工程と、前記移動工程に伴い、前記検出装置による前記ワークの検出範囲を走査させ、前記ワークの形状を検出する検出工程と、を含み、前記保持ユニット切り替え工程は、前記移動工程による前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方の移動に連動させて、前記検出工程による前記ワークの検出範囲に位置する前記保持ユニットを前記退避位置に移動させる工程を含むワークの形状測定システムの制御方法が提供される。

本発明によれば、ワークの形状検出精度を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る形状測定システムの斜視図。 図１の形状測定システムの平面図。 図１の形状測定システムの側面図。 制御装置のブロック図。 図１の形状測定システムの動作説明図。 図１の形状測定システムの動作説明図。 図１の形状測定システムの動作説明図。 本発明の他の実施形態に係る形状測定システムの平面図。

図１は本発明の一実施形態に係るワーク形状測定システムである形状測定システム１の斜視図、図２はその平面図、図３はその側面図である。図中、矢印Ｘ及びＹは水平方向であって互いに直交する２方向を示し、矢印Ｚは垂直方向を示す。形状測定システム１は、ワーク２の形状を測定するシステムである。ワーク２は、例えば大形の薄板物である板状の鋼板であり、造船用の大型鋼板等である。また、ワーク２の材質は、鋼や鉄に限定されず、例えば、構造用板材として慣用的に用いられている全ての材料、具体的には、木、コンクリート、チタン又はチタン合金、アルミ又はアルミ合金や、ＦＲＰ、ＣＦＲＰ等の複合材等でもよい。

形状測定システム１は、保持装置１０と、検出装置２０と、移動装置３０と、加工ユニット４０とを備える。

＜保持装置１０＞
図１、図２及び図３を参照して保持装置１０を説明する。保持装置１０は、ワーク２を水平姿勢で保持する。保持装置１０は、複数の保持ユニット１１ａ〜１１ｊと、保持ユニット１１ａ〜１１ｊ毎に設けられた移動機構１２とを備える。以下、保持ユニット１１ａ〜１１ｊを総称する場合、或いは、特定の保持ユニットを意味しない場合は、単に保持ユニット１１という。

複数の保持ユニット１１は、本実施形態の場合、枕木状にＹ方向に間隔を置いて並べて配置されている。保持ユニット１１は、Ｙ方向に対して直角方向であるＸ方向に延設されているユニット本体部１１１と、少なくとも一つの支持部材１１２と、少なくとも一つの吸着体１１３とを備える。ユニット本体部１１１は、本実施形態では、その断面が角型の棒状の部材である。支持部材１１２及び吸着体１１３は、ユニット本体部１１１の上面に設けられている。

支持部材１１２は、ユニット本体部１１１の上面から上方へ突出しており、本実施形態の場合、先端が丸められ、凸面部を有する。ワーク２はこの支持部材１１２の凸面部上に載置されて支持される。先端を丸めることでワーク２に傷がつくことを低減できる。吸着体１１３は、ワーク２を吸着する。吸着体１１３は本実施形態の場合、電磁石であるが、真空チャック等、他の種類の吸着体でもよい。本実施形態の場合、各吸着体１１３は、保持ユニット１１毎に吸着及び吸着解除が制御される。

支持部材１１２の先端と吸着体１１３の上面とは略同一水平面上（略同じ高さ）に位置しており、支持部材１１２上に載置されたワーク２を吸着体１１３で吸着することにより、ワーク２を水平姿勢で固定することができる。

本実施形態の場合、保持ユニット１１によって支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が異なっている。例えば、保持ユニット１１ａは、３つの支持部材１１２と４つの吸着体１１３とを有しているが、保持ユニット１１ｂは、５つの支持部材１１２と２つの吸着体１１３とを有している。このように保持ユニット１１の支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置を、ワーク２の部位に応じて異ならせることによって、ワーク２の部位によって支持位置や吸着位置が異なることになり、ワーク２の支持と吸着とを、偏ることなく行うことができる。無論、全ての保持ユニット１１について、支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置を同じにしてもよい。

なお、保持ユニット１１ａ、１１ｄ、１１ｇ、１１ｊは支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じである。また、保持ユニット１１ｂ、１１ｅ、１１ｈは支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じである。更に、保持ユニット１１ｃ、１１ｆ、１１ｉは支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じである。支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が同じ保持ユニット１１を分散的に配置することで、支持部材１１２及び吸着体１１３の数や配置が異なる保持ユニット１１の種類を少なくしながら、ワーク２の支持と吸着とを、偏ることなく行うことができる。

移動機構１２は、保持ユニット１１を保持位置と退避位置との間でＺ方向に移動する。移動機構１２は例えば電動シリンダ、エアシリンダ、油圧シリンダであり、個別に制御される。保持位置は、ワーク２を保持するための位置である。図３は全ての保持ユニット１１が保持位置に位置している場合を示している。この場合、全ての支持部材１１２の先端と、全ての吸着体１１３の上面とは略同一水平面上に位置している。このため、支持部材１１２上に載置されたワーク２を吸着体１１３で吸着することにより、ワーク２を水平姿勢で固定することができる。退避位置は、保持位置から下方に離間した位置であり、後述する検出装置２０の検出範囲から保持ユニット１１を退避させる位置である。保持ユニット１１は、通常は保持位置に位置し、検出装置２０の検出範囲に応じて個別に退避位置に移動される。

なお、本実施形態の場合、全ての保持ユニット１１に移動機構１２を設け、上下移動可能としたが、必ずしも全ての保持ユニットを移動可能とする必要はなく、固定された保持ユニットが存在していてもよい。例えば、保持ユニット１１ａや保持ユニット１１ｊのように、端部に位置する保持ユニットを保持位置に固定としてもよい。

＜検出装置２０＞
検出装置２０は、保持装置１０に保持されたワーク２の形状を検出する。検出装置２０は、支持部材２１と、支持部材２１に支持された撮像装置２２と、支持部材２１に支持された照明装置２３とを備える。支持部材２１が、後述する移動装置３０の梁部材３２３に取り付けられることで、検出装置２０は、移動装置３０によってＸ方向及びＹ方向に移動することができる。一方、検出装置２０は、Ｚ方向において固定されており、Ｚ方向には移動できないことから、検出装置２０（撮像装置２２）とワーク２との離間距離は常に一定とされる。この離間距離に合わせて、撮像装置２２の被写界深度（後述）が調整される。

本実施形態の場合、撮像装置２２としては、ラインセンサカメラや、エリアセンサカメラ等のビジョンセンサを採用することができる。そして、撮像装置２２は、その下方に配置されたワーク２を撮影するために、ワーク２から所定距離離間した上方位置に配置されている。また、撮像装置２２としては、可視光線、赤外線、紫外線等を検出できる光学センサを採用でき、撮像素子としてＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等から構成されるものを採用してもよい。

ラインセンサカメラを採用した場合には、ラインセンサカメラの検出範囲の向きがＸ方向へ延びるように配置し、且つＸ方向のワーク２の幅分のすべてをカメラの視野（撮像範囲）に収めるために、ラインセンサカメラをワーク２から上方のより高い位置に配置することもできる。こうすることで、ワーク２のＸ方向における所定幅分の撮影を行うために、ラインセンサカメラをＸ方向に移動させる必要がない。そして、ラインセンサカメラの撮影と同時に、移動装置３０によってラインセンサカメラをＹ方向に移動することで、ワーク２の全体を効率よく撮影することができる。よって、大形のワーク２であったとしても、ラインセンサカメラをＹ方向へ移動、走査させるだけで、ワーク２の全体の形状検出を、短い時間で行うことができる。

具体的には、大きさ数ｍ×数ｍ(例えば、約２〜３ｍ×約５〜６ｍ)の大型の鋼板の形状を検出する場合、ラインセンサカメラとして画素数１万画素以上のものを採用し、また、ワーク２からラインセンサカメラまでの離間距離は、ワーク２の大きさや照明装置２３の輝度に応じて適宜選択されるものであるが、前述の大きさの大型鋼板の場合、検出精度を考慮すると約２〜３ｍとされる。

照明装置２３は、Ｘ方向に延設して、検出装置２０の移動方向であるＹ方向に対して撮像装置２２とほぼ同じ位置で、Ｚ軸方向で撮像装置２２よりもワーク２に近い位置、すなわち低い位置の１か所に配置されている。照明装置２３は、撮像装置２２の検出範囲に光を照射する光源を備えており、その下方を照らし出すことができる。本実施形態の場合、照明装置２３としては、例えばＬＥＤライン照明を採用でき、これを撮像装置２２のＸ方向の検出範囲の幅に応じて複数個並べて配置することができる。

なお、光源としては、ＬＥＤに限定されず、蛍光灯や白熱灯でもよく、可視光線以外にも、赤外線、紫外線を照射するもの等から構成されてもよい。また、本実施形態の場合、照明装置２３は検出装置２０の移動方向に対して、撮像装置２２の上流側（図３中では左側）に１か所のみ配置されているが、これに限定されず、例えば、上流側と下流側とに配置し、これらを繋ぐようにＹ方向に２列配置して、撮像装置２２を囲む矩形状を形成するように複数個所配置してもよい。光源は、ワーク２が存在する位置において、撮像装置２２による撮影に適した輝度となるように照度、照射範囲等が調整されており、ワーク２が存在する位置から距離が離れるほど、照度は低くなる。

＜移動装置３０＞
移動装置３０は、保持装置１０に保持されたワーク２の検出範囲に検出装置２０を移動させる。本実施形態の場合、移動装置３０はワーク２の上方で検出装置２０を２次元的（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させる。ただし、上記した撮像装置２２としてラインカメラを採用した際に、移動装置３０が検出装置２０をＸ方向に移動させる必要がない場合については、移動装置３０は検出装置２０をＹ方向にのみ水平移動させてもよい。

移動装置３０はＹ方向に延設された一対の案内部材３１、３１と、移動体３２とを備える。一対の案内部材３１、３１は、保持装置１０の両側部に位置するよう、Ｘ方向に互いに離間して配設されている。本実施形態の場合、一対の案内部材３１、３１は保持装置１０の両側に沿って、Ｙ方向に延設されている。

移動体３２は、一対の案内部材３１、３１に架設されており、案内部材３１に案内されてＹ方向に移動可能となっている。移動体３２は、一対のスライダ３２１、３２１と、一対の柱部材３２２、３２２と、一対の柱部材３２２、３２２間に架設された梁部材３２３と、を備える。スライダ３２１は、案内部材３１と係合して案内部材３１に沿って移動可能である。柱部材３２２はスライダ３２１上に立設されている。梁部材３２３はＸ方向に延設されている。

移動体３２は不図示の駆動機構により移動される。駆動機構としては、ラック−ピニオン機構、ベルト伝動機構、ボール−ネジ機構等、各種の駆動機構が採用可能である。ラック−ピニオン機構を採用する場合、例えば、一対のスライダ３２１、３２１の一方に、ピニオン付きのモーターを固定し、案内部材３１に沿ってラックを設けてもよい。

梁部材３２３は、不図示の駆動機構により検出装置２０をＸ方向に移動させることができる。検出装置２０の支持部材２１は、梁部材３２３と係合して、梁部材３２３に沿ってＸ方向に移動可能である。駆動機構としては、ラック−ピニオン機構、ベルト伝動機構、ボール−ネジ機構等、各種の駆動機構が採用可能である。

移動装置３０は、後述する加工ユニット４０を駆動するための、移動体３２に支持された移動体３３，３４をさらに備える。移動体３３は梁部材３２３と係合して梁部材３２３に沿ってＸ方向に移動可能である。移動体３４は移動体３３と係合して移動体３３に沿ってＺ方向に移動可能である。移動体３３及び３４は不図示の駆動機構により移動される。駆動機構としては、ラック−ピニオン機構、ベルト伝動機構、ボール−ネジ機構等、各種の駆動機構が採用可能である。

＜加工ユニット４０＞
加工ユニット４０は、保持装置１０に保持されたワーク２の加工対象部位に対して加工を行うユニットであり、工具４１を有する。なお、ワーク２に加工を行わず、ワーク２の形状測定のみを行う場合には、加工ユニット４０を設けない構成も採用可能である。本実施形態の場合、工具４１はワーク２の端縁の切削加工を行うミリングカッター（例えば、エンドミル）であり、加工ユニット４０は工具４１の回転駆動を行う。
また、交換用の工具が配置された図示しない工具ラックを備えており、移動装置３０による加工ユニット４０の移動によって、自動的に工具を交換することも可能である。つまり、移動体３２には、共通の支持部材となる梁部材３２３を介して、検出装置２０に加えて加工ユニット４０も搭載されている。そして、移動装置３０を検出装置２０に加えて加工ユニット４０の移動機構として兼用することができ、システムの簡素化を図れる。さらに、検出装置２０と加工ユニット４０とを別々の移動装置３０により移動させる場合と比べ、それぞれの移動量の誤差を考慮する必要がなく、検出装置２０で測定したワーク２の形状データに基づき、移動量誤差の修正を行うことなく、すぐに加工ユニット４０によるワーク２の加工を行うことができる。

加工ユニット４０は移動体３４に支持されている。そして、移動体３４の移動によりＺ方向に、移動体３３の移動によりＸ方向に、移動体３２の移動によりＹ方向に、それぞれ加工ユニット４０を移動させることができる。加工ユニット４０としては、ワーク２の切断縁の面取り加工以外の加工にも適用可能である。例えば、孔あけ、切断等、切削加工以外の各種機械加工に適用可能である。また、レーザ加工等にも適用可能である。加工ユニット４０や工具は、その加工内容に応じたものが適宜選択されることになる。

＜制御装置５０＞
図４は形状測定システム１の制御を行う制御装置５０のブロック図である。制御装置５０は、処理部５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３とを備え、これらは互いに不図示のバスにより接続されている。処理部５１は記憶部５２に記憶されたプログラムを実行する。処理部５１は例えばＣＰＵである。記憶部５２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等である。インターフェース部５３は、処理部５１と、外部デバイス（ホストコンピュータ５６、センサ５４、アクチュエータ５５）との間に設けられ、例えば、通信インターフェースや、Ｉ／Ｏインターフェース等である。

センサ５４には、例えば、検出装置２０の位置を検出するセンサ（例えば、移動体３２の位置を検出するセンサ）、撮像装置２２の撮像素子等が含まれる。アクチュエータ５５には、吸着体１１３及び移動機構１２の駆動源、移動装置３０が備える各駆動源、加工ユニット４０の駆動源等が含まれる。

制御装置５０はホストコンピュータ５６の指示により、形状計測システム１を制御するとともに、保持ユニットを保持位置と退避位置とに移動させる保持ユニット切り替え装置としても機能する。以下、制御例について説明する。

＜制御例＞
＜形状の検出＞
図５及び図６を参照して、保持装置１０上に載置されたワーク２の形状の検出例について説明する。図５及び図６は、検出装置２０による形状検出過程の各状態（ＳＴ１１〜ＳＴ１３）を、平面視した場合（図５）と側面視した場合（図６）とを示す。

ワーク２は、例えば、不図示の別の搬送装置等によって保持装置１０上に運ばれる。すると、制御装置５０は、形状検出処理を開始する。状態ＳＴ１１は、移動体３２が初期位置にある場合を示している。検出装置２０は、保持装置１０に保持されたワーク２からＹ方向の図中左端にずれた位置にある。この位置からワーク２の形状の検出を開始する。この状態では、ワーク２の下に存在するすべての保持ユニット１１が、ワーク２を保持する保持位置に固定されている。

検出装置２０がワーク２の形状を検出する際には、まず照明装置２３がワーク２への光の照射を開始し、次いで検出装置２０の撮像装置２２がワーク２の撮影を開始する。検出装置２０は、移動装置３０によってＹ方向へ水平に移動する。このとき保持装置１０はワーク２を水平姿勢で保持しているので、検出装置２０は、ワーク２の上方を水平に移動するとともに、水平姿勢で保持されたワーク２との距離を一定に保った状態で移動できる。そのため撮像装置２２の焦点距離は事前にワーク２との距離に合わせられている。なお、焦点距離は固定でも可変でもよい。焦点距離が可変の場合、焦点距離は、形状検出を開始する前に一度合わせられることで、形状検出中に変更されることはない。
また、照明装置２３は、ワーク２の表面に対して斜めから光を照射するように、ワーク２の表面に対して傾けて設置されることがよい。このとき照明装置２３のＺ方向の配置は、撮像装置２２と比較して相対的に低い位置に配置される。こうすることで、ワーク２に形成された縁部分の陰影を際立たせることができ、この陰影を撮像装置２２が検出してワーク２の形状を検出することができる。

次に、状態ＳＴ１２に示すように移動体３２を移動して、保持装置１０上に載置されているワーク２を走査する。保持ユニット１１が保持位置にあるとき、その上端が同一平面上に位置し、これがワーク保持面を構成する。移動体３２が移動すると、撮像装置２２はワーク保持面に沿って移動（走査）しながら撮影することになる。そのため、結果として、ワーク保持面上のワーク２が走査、撮影されることになる。このとき、図６に示すように、撮像装置２２の検出範囲にある保持ユニット１１e、１１ｆは退避位置とし、その他の保持ユニット１１は保持位置としている。なお、保持ユニット１１については、少なくとも検出範囲にある保持ユニットを退避位置とすればよく、他の保持ユニットについては保持位置または退避位置のいずれの位置をとってもよい。ただし、他の保持ユニットを保持位置とすることで、ワーク２を強固に保持することができ、形状検出中にワーク２が移動することがなく、正確な形状検出が可能である。

ここで、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を用いて、保持ユニット１１e、１１ｆを退避位置に移動させる過程を詳細に説明する。なお、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、撮像装置２２、照明装置２３、保持ユニット１１e、１１ｆの配置は、説明のための概念を示すための位置であるので、上記した実施形態における配置とは異なっている。

図７（Ａ）は、検出装置２０が図５及び図６の状態ＳＴ１２に示す位置に移動され、保持ユニット１１e、１１ｆが退避位置に移動する前の保持位置の状態を示している。このとき、検出装置２０の撮像装置２２は、ワーク２の一つの加工対象部位Ｐ５の上方に位置している。図７（Ａ）において、ワーク２の一部が途切れている箇所が、加工対象部位Ｐ５に該当する。なお、説明のためワーク２のＸ方向における加工対象部位Ｐ５が形成されていない箇所の図示は省略した。

ここで、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）中、撮像装置２２の被写界深度を含む領域を便宜的に破線で囲む矩形状で示し、これをワーク２の検出範囲ＲＤとする。この図においては、破線で囲む矩形状の上辺と下辺との間を被写界深度領域とする。被写界深度は、この間で撮像装置２２の焦点が合っているように見える被写体側の距離の範囲である。なお、破線で囲む矩形状の側辺は、撮像装置２２の撮影可能範囲である。本実施形態の場合、被写界深度を含めて、撮像装置２２の検出範囲ＲＤとしている。

図７（Ａ）に示す検出範囲ＲＤの中には、保持ユニット１１e、１１ｆが存在し、照明装置２３の光線Ｒによって保持ユニット１１eの先端の凸面部から生じた影Ｓが存在する。このとき保持ユニット１１e、１１ｆは、被写界深度領域内に存在する。このため、保持ユニット１１e、１１ｆに対して焦点が合って撮影されてしまう。また、影Ｓも、同じく被写界深度領域内に位置することから、撮像装置２２の検出範囲ＲＤ内（撮像領域内）に映り込んでしまう。その結果、保持ユニット１１e、１１ｆや影Ｓは、加工対象部位Ｐ５において、撮像装置２２がワーク２の形状を識別する際のノイズとなってしまう。すなわち、保持ユニット１１e、１１ｆ及び影Ｓが映り込むことによって、実際にはワーク２の外縁が存在しない部位であったとしても、保持ユニット１１e、１１ｆや影Ｓの存在が、ワーク２の外縁として誤検出される恐れがある。

そこで、図７（Ｂ）に示すように検出範囲内に存在する保持ユニット１１e、１１ｆを退避位置に移動させることで、保持ユニット１１e、１１ｆを被写界深度領域外に退避させ、影Ｓについても検出範囲ＲＤ内に映り込まないようにした。こうすることで、退避位置に移動した保持ユニット１１ｅ、１１ｆに焦点が合って撮影される事は無く、また影Ｓが誤検出されることも無い事から、撮像装置２２がワーク２の形状を識別する際のノイズとなる要因が、検出範囲から排除される。また、退避位置に退避した保持ユニット１１ｅ、１１ｆと照明装置２３の距離が離れることで、保持位置と比べて退避位置における光線Ｒによる照度は弱まる。よって、退避位置において保持ユニット１１ｅ、１１ｆで反射された光線Ｒが撮像装置２２に映り込んでも、ワーク２で反射された光線Ｒよりも輝度が低く、輝度差が大きいことから、誤検出されることはない。

具体的な保持ユニット１１e、１１ｆの退避位置への移動について説明する。検出装置２０の移動による検出範囲ＲＤの移動に連動して、加工対象部位Ｐ５に位置している保持ユニット１１ｆの吸着体１１３を停止して保持を解除する。そして、保持ユニット１１ｆを移動させる移動機構１２を駆動して保持ユニット１１ｆの位置を、保持位置から退避位置へ切り替える（位置変更工程）。これと同様に、被写界深度領域に存在する保持ユニット１１eについても、同様の位置変更工程を行う。

そして、検出範囲ＲＤから保持ユニット１１e、１１ｆが排除された状態で、撮像装置２２が撮影を行う。撮影が終了し、検出装置２０が移動するのとともに検出範囲ＲＤが移動する。この移動に連動して、退避位置にある保持ユニット１１e、１１ｆは、検出範囲ＲＤから外れたことで、保持位置へと移動し、図７（Ａ）に示す状態へと戻る。

こうして、再び図５及び図６に示すように、撮像装置２２によりワーク２の形状が順次撮影され、その画像データと位置情報とが記憶部８２に保存される。つまり、検出装置２０の移動に伴い、少なくとも検出装置２０の検出範囲内にある保持ユニット１１のみを退避位置に移動させ、撮影が終了した後、退避位置に移動させた保持ユニット１１を再び保持位置に移動させる。これを繰り返すことで、ワーク２をたわませることなく、且つ保持ユニット１１を不必要に検出することがない。なお、検出範囲内に存在しない保持ユニット１１も、必要があれば適宜退避位置に移動させてもよい。

最後に、状態ＳＴ１３に示すように、移動体３２がワーク２からＹ方向図中右端にずれた位置（折り返し位置）まで到達すると撮影を終了する。なお、本実施形態では、形状測定システム１の動作は、ホストコンピュータ５６の指示によるものであるが、オペレータが退避位置に移動させる必要がある保持ユニットを個別に指定して、形状測定システム１を動作させることも可能である。

この撮影の結果、例えば、図６に示すワーク２の形状データ２ｄが得られる。この形状データ２ｄはワーク２の外形と、その位置情報（座標データ）を示す。本実施形態によれば、ＣＡＤデータが存在しないワーク２の形状測定を行う場合でも、保持ユニット１１や、保持ユニット１１による影等を撮像装置２２の検出範囲から排除することができるので、検出装置２０の検出精度を向上させた形状測定システム１を提供することができる。取得した形状データ２ｄの座標はあらかじめ取得していた保持装置１０の平面データと移動体３２を駆動するモーターのエンコーダとを照合することで認識する。

＜加工＞
上記形状測定システム１によって得られたワーク２の形状データ２ｄに基づき、移動装置に取り付けられた加工ユニット４０を用いて、ワーク２の被加工部を加工することができる。本実施形態の場合、これらの処理は移動体３２の一回の往復移動によって行う。具体的には、ワーク２の形状検出は、移動体３２の往路移動中に行い、ワーク２の加工は移動体３２の復路移動中に行う。

本実施形態の場合、撮像装置２２と加工ユニット４０とが共通の支持部材を介して移動装置に取り付けられているため、往路移動中に作成した形状データの加工対象部位の位置情報と、加工ユニット４０が加工を行う際に考慮すべき位置情報との間の誤差を考慮する必要がない。こうすることで、移動装置の往路で作成したワーク２の形状データ２ｄを用いて、復路で加工ユニット４０がワーク２に対して即座に加工を行うことが可能となっている。

また、加工ユニット４０がワーク２を加工する際に、加工ユニット４０の工具がワーク２の下方に存在する保持ユニット１１と干渉する場合がある。このような場合、形状データ２ｄに基づき、例えば、加工対象部位Ｐ１に位置している保持ユニット１１を特定し、該当する保持ユニット１１を退避位置へと移動する。次いで、加工ユニット４０を降下させるとともに加工ユニット４０を駆動して工具４１により加工対象部位Ｐ１の加工を開始する。加工ユニット４０の移動は、形状データ２ｄに基づき移動装置３０によって行うことができる。

このとき、保持ユニット１１は退避位置にあり、工具４１と干渉することはない。言い換えると、保持ユニット１１を退避位置に移動させることで、保持装置１０における保持ユニット部分が、ワーク２を載置、支持する台としてではなく、ワーク２における加工対象部位Ｐ１の作業エリア（作業空間）として機能することになる。したがって、保持ユニット１１が加工の邪魔となったり、工具４１によって損傷されたりすることもない。また、退避位置の保持ユニット１１以外の他の保持ユニット１１は保持位置にあり、ワーク２を保持している。したがって、加工中にワーク２の位置がずれたりすることもない。

＜他の実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図８には、本発明の他の実施形態である形状測定システム３が示されている。図８に示す形状測定システム３は、図１から図３に示す形状測定システム１が計測の対象とするワーク２よりもより大きなワーク２を対象とするシステムである。

具体的な構成としては、大きなワーク２に合わせて、保持装置１０をＸ方向に２列配置して、これに伴い移動装置３０の梁部材３２３を大型化したものである。検出装置２０が梁部材３２３に対してＸ方向に移動可能であるから、検出装置２０の位置に合わせて、Ｘ方向の一方の列の該当する保持ユニット１１のみを退避位置に移動させることも可能である。本実施例において、保持ユニット１１を退避位置へ移動させる過程については、図７に詳細に説明した過程と同じであり、その他の形状の検出過程も上記した図５及び図６に示す実施形態と同様である。

本実施形態の場合、ワーク２の形状の検出は、移動体３２の往路移動中に行い、ワーク２の加工は移動体３２の復路移動中に行うとしていたが、ワーク２の形状を検出しながら、ワーク２の加工を行うことも可能である。例えば、移動体３２が初期位置から折り返し位置へ移動する間に、ワーク２の形状を検出しつつ、その検出結果に基づいてワーク２の加工を行うこともできる。

本実施形態の場合、固定された保持装置１０上のワーク２に対して、検出装置２０を備える移動装置３０が移動する構成を採用したが、これに限定されず、固定された検出装置２０に対して、移動可能な保持装置１０が移動する構成を採用してもよい。

Claims (10)

1. 板状のワークを保持する保持装置と、
   前記保持装置に保持された前記ワークに対して所定距離離間させて設けられ、該ワークの形状を検出する検出装置と、
   前記検出装置による前記ワークの検出範囲を、前記保持装置のワーク保持面に沿って移動させるべく、前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方を移動させる移動装置と、
   を備えたワークの形状測定システムであって、
   前記保持装置は、
   複数の保持ユニットと、
   各々の前記保持ユニットを、前記ワークを保持する保持位置と、前記ワークから離間した退避位置との間で移動させる移動機構と、
   を含み、
   前記移動装置による前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方の移動に連動させて、前記移動機構は前記ワークの検出範囲に位置する前記保持ユニットを前記退避位置に移動させるワークの形状測定システム。
2. 前記移動機構による前記保持ユニットの前記退避位置への移動に伴い、前記ワークの検出範囲に位置する前記保持ユニットを除く他の保持ユニットを前記保持位置に移動させる保持ユニット切り替え装置をさらに備えた請求項１に記載のワーク形状測定システム。
3. 前記検出装置は、光源とラインセンサカメラとを備えた請求項１または２に記載のワーク形状測定システム。
4. 前記ラインセンサカメラの移動方向に対して直交する方向で少なくとも前記ワークの幅分の撮像範囲を有するように、前記ラインセンサカメラを前記ワークから離間して配置する請求項３に記載のワーク形状測定システム。
5. 形状を検出された前記ワークの被加工部に対して加工を行う加工ユニットをさらに備え、
   前記加工ユニットは、前記移動装置により移動される請求項１から３のいずれか一項に記載のワーク形状測定システム。
6. 前記加工ユニットと前記検出装置とは、共通の支持部材に取り付けられて前記移動装置により移動される請求項５に記載のワーク形状測定システム。
7. 複数の前記保持ユニットが前記検出装置の移動方向に沿って離間して配置され、
   各々の前記保持ユニットが前記検出装置の移動方向に対して直角方向に延設される請求項１から６のいずれか一項に記載のワーク形状測定システム。
8. 板状のワークを、複数の保持ユニットを備える保持装置により保持する保持工程と、
   前記保持装置に保持された前記ワークに対して所定距離離間させて設けられ、該ワークの形状を検出する検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方を移動させる移動工程と、
   前記移動工程に伴い、複数の前記保持ユニットを前記ワークを保持する保持位置とワークから離間した退避位置との間で移動させる保持ユニット切り替え工程と、
   前記移動工程に伴い、前記検出装置による前記ワークの検出範囲を走査させ、ワークの形状を検出する検出工程と、を含み、
   前記保持ユニット切り替え工程は、
   前記移動工程による前記検出装置及び前記保持装置の少なくとも一方の移動に連動させて、
   前記検出工程による前記ワークの検出範囲に位置する前記保持ユニットを前記退避位置に移動させる工程、
   を含むワークの形状測定システムの制御方法。
9. 前記保持ユニット切り替え工程は、前記ワークの検出範囲に位置する前記保持ユニットを除く他の保持ユニットを前記保持位置に移動させる工程、
   をさらに含む請求項８記載の制御方法。
10. 前記検出工程において検出した前記ワークの形状に基づいて、前記ワークの加工対象部位を加工する加工工程、
    をさらに含む請求項８または９記載の制御方法。

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