JP2016133347A - 形状検査装置、形状検査方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象を構成する部品と、３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品との差異を検出することを目的とする。【解決手段】検査対象を３次元形状測定装置により測定した測定点群データと、前記検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータとを取得する取得手段と、前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品が、前記測定点群データの部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータを生成する生成手段と、前記取得手段により取得されたデータと、前記生成手段により生成された移動ＣＡＤデータとを用いて、前記検査対象の部品と前記３次元ＣＡＤ部品との差異を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された差異を表示する表示処理手段と、を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、形状検査装置、形状検査方法およびプログラムに関する。

従来から、３次元ＣＡＤデータと、３次元ＣＡＤデータに基づいて製作された検査対象と、を比較して確認する形状検査装置が知られている。

特許文献１には、自動車ボデーの特徴点を予め設定し、その特徴点を測定した特徴点データとＣＡＤデータの特徴点データと比較することで測定用ロボットの動作データを修正し、その修正した後に所定部位の測定データとＣＡＤデータとを比較してずれ量を求める自動車ボデーの測定方法が開示されている。

特開平２−２７０６８７号公報

しかしながら、特許文献１の自動車ボデーの測定方法では、特徴点を測定して測定用ロボットの動作データを修正する必要があるため、少なくとも２回測定をしなければ精度良い測定データを取得することができない。したがって、特許文献１の自動車ボデーの測定方法では、測定データを取得するのに時間が要してしまうという問題がある。
また、検査対象が複数の部品から構成される場合に、検査対象の各部品が３次元ＣＡＤデータの各３次元ＣＡＤ部品に対して正確に配置されているかを検査したい場合がある。しかしながら、上述した特許文献１では、検査対象を構成する部品と、３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品との個々の差異を検出することができないという問題がある。

また、検査対象を構成する部品と、３次元ＣＡＤ部品との間の差異には、組み付けたときの部品自体の変形と、組み付けたときのズレとの両方が含まれている。ここで、組み付けときの部品の変形とは、他の部品との間での応力や干渉によって生じる変形などをいう。また、組み付けたときのズレとは、取り付け誤差によって発生するズレなどをいう。このように、検査対象を構成する部品と、３次元ＣＡＤ部品との間の差異があったとしても、組み付けたときの部品自体の変形に起因するのか、あるいは、組み付けたときのズレに起因するのかによって、その対応策が異なる。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、検査対象を構成する部品と、３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品との差異を検出することを目的とする。また、検査対象を構成する部品と３次元ＣＡＤ部品との差異が、組み付けたときの部品自体の変形であるか、組み付けたときのズレであるかを把握できるようにすることを目的とする。

本発明の形状検査装置は、検査対象を３次元形状測定装置により測定した測定点群データと、前記検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータとを取得する取得手段と、前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品が、前記測定点群データの部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータを生成する生成手段と、前記取得手段により取得されたデータと、前記生成手段により生成された移動ＣＡＤデータとを用いて、前記３次元ＣＡＤ部品と前記検査対象の部品との差異を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された差異を表示する表示処理手段と、を有することを特徴とする。
本発明の形状検査方法は、検査対象を３次元形状測定装置により測定した測定点群データと、前記検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータとを取得する取得ステップと、前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品が、前記測定点群データの部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータを生成する生成ステップと、前記取得ステップにより取得されたデータと、前記生成ステップにより生成された移動ＣＡＤデータとを用いて、前記３次元ＣＡＤ部品と前記検査対象の部品との差異を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された差異を表示する表示処理ステップと、を有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、検査対象を３次元形状測定装置により測定した測定点群データと、前記検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータとを取得する取得ステップと、前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品が、前記測定点群データの部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータを生成する生成ステップと、前記取得ステップにより取得されたデータと、前記生成ステップにより生成された移動ＣＡＤデータとを用いて、前記３次元ＣＡＤ部品と前記検査対象の部品との差異を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された差異を表示する表示処理ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、検査対象を構成する部品と３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品との差異を検出することができる。また、例えば、検査対象を構成する部品と３次元ＣＡＤ部品との差異が、組み付けたときの部品自体の変形であるか、組み付けたときのズレであるかを把握することができる。

形状検査システムの構成を示す図である。 形状検査装置の処理を示すフローチャートである。 測定点群データ（Ｄ１）の一例を示す図である。 ３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）の一例を示す図である。 分割測定データ（Ｄ３）の一例を示す図である。 分割測定データのタンクサイドカバーを３次元ＣＡＤデータに重ね合わせた状態を示す図である。 分割測定データのタンクサイドカバーを、３次元ＣＡＤ部品に移動させて重なり合う距離、方向および回転角度を検出した状態を示す図である 移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）の一例を示す図である。 形状検査装置の処理を示すフローチャートである。 移動ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品に、正規の位置に対するズレ量を重畳して表示した一例を示す図である。 分割測定データの部品に、３次元ＣＡＤ部品に対する変形量を重畳して表示した一例を示す図である。 形状検査装置の制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面に基づき、本発明における形状検査装置の好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る形状検査システム１０の構成を示す図である。形状検査システム１０は、３次元形状測定装置２０と、３次元ＣＡＤシステム３０と、形状検査装置４０とを有している。形状検査装置４０は、３次元ＣＡＤシステム３０により予め作成された検査対象の３次元ＣＡＤデータと、この３次元ＣＡＤデータに基づいて製作され３次元形状測定装置２０により測定された検査対象の測定点群データとを用いて、３次元ＣＡＤデータの各３次元ＣＡＤ部品に対する測定点群データの部品の差異、具体的にはズレ量および変形量を検出して表示する。
以下では、検査対象として複数の部品を組み合わせて構成した自動二輪車を用いて説明する。

３次元形状測定装置２０は、３次元デジタイザであって例えば接触式３次元測定器、レーザ式３次元測定器などを用いることができる。３次元形状測定装置２０は検査対象である、複数の部品から構成された自動二輪車を測定し、測定した３次元座標を有する点データの集合、すなわち測定点群データを記憶する。なお、測定点群データは部品ごとに識別されず、複数の部品が組み合わされた一つの形状として扱われるデータである。

３次元ＣＡＤシステム３０は、例えばコンピュータを用いることができる。３次元ＣＡＤシステム３０には、検査対象の自動二輪車の３次元ＣＡＤ部品が正規の位置に配置された３次元ＣＡＤデータを記憶している。上述した３次元形状測定装置２０により測定される自動二輪車の各部品は、３次元ＣＡＤシステム３０に記憶されている３次元ＣＡＤ部品に基づいて製作される。なお、３次元ＣＡＤデータは部品ごとに識別されたデータである。

形状検査装置４０は、例えばコンピュータを用いることができる。形状検査装置４０は、入力部４１、表示部４２、制御部５０を有している。
入力部４１は、検査者が制御部５０に対する指示を入力したり、制御部５０に対して選択を指示したりする場合に用いられる。入力部４１は、例えばキーボードやマウスなどが用いられる。
表示部４２は、３次元ＣＡＤデータの各３次元ＣＡＤ部品に対する検査対象の各部品のズレ量または変形量を表示する。表示部４２は、例えばディスプレイなどが用いられる。

制御部５０は、例えば形状検査装置４０のＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムをＲＡＭに展開して、実行することで実現される。
制御部５０は、取得部５１、位置合せ部５２、分割部５３、生成部５４、選択部５５、マッチング部５６、検出部５７、表示処理部５８を有している。

取得部５１は、検査対象を３次元形状測定装置２０により測定した測定点群データ（Ｄ１）、検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）などを取得する。
位置合せ部５２は、測定点群データの基準点と、３次元ＣＡＤデータの基準点との位置合せなどを行う。
分割部５３は、測定点群データを部品ごとに分割する。
生成部５４は、部品ごとに分割した分割測定データ（Ｄ３）を生成する。また、生成部５４は、３次元ＣＡＤデータの各３次元ＣＡＤ部品を、測定点群データの各部品の位置に配置した移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）を生成する。
選択部５５は、分割測定データのうちマッチングを行う一つの部品を選択する。

マッチング部５６は、選択された分割測定データの部品と、３次元ＣＡＤ部品との間でマッチングなどを行う。
検出部５７は、移動ＣＡＤデータを生成するために、分割測定データの部品と３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品との間の距離、方向および回転角度を検出する。また、検出部５７は、分割測定データと、移動ＣＡＤデータとを用いて、検査対象の部品の変形量を検出する。また、検出部５７は、３次元ＣＡＤデータと、移動ＣＡＤデータとを用いて検査対象の部品のズレ量を検出する。
表示処理部５８は、３次元ＣＡＤ部品と検査対象の部品との間の差異、すなわち変形量またはズレ量などを表示する。

次に、形状検査装置４０の具体的な処理について図２のフローチャートを参照して説明する。図２のフローチャートは、例えば形状検査装置４０のＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムをＲＡＭに展開して、実行することで実現される。
まず、ステップＳ１０では、取得部５１は、３次元形状測定装置２０により測定された自動二輪車の測定点群データ（Ｄ１）を取得する。具体的には、取得部５１は３次元形状測定装置２０からＬＡＮあるいはサーバを介して取得したり、測定点群データが記憶された記録媒体を介して取得したりすることができる。取得部５１は、取得した測定点群データを記憶する。

図３は、自動二輪車の一部を測定した測定点群データ（Ｄ１）の一例を示す図であり、測定点群データを表示部４２に表示させたものである。
図３に示す自動二輪車１００は、測定点群データ（Ｄ１）として全体が一つの形状として認識されたものであり、各部品は識別されていない。なお、ここでは、理解を容易にするために、特に、タンクサイドカバーという部品が本来、意図している正規の位置から後側にズレて取り付けられると共に、他の部品からの応力によって変形しているものとする。

ステップＳ１１では、取得部５１は、３次元ＣＡＤシステム３０により記憶された３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）を取得する。具体的には、取得部５１は３次元ＣＡＤシステム３０からＬＡＮあるいはサーバを介して取得したり、３次元ＣＡＤデータが記憶された記録媒体を介して取得したりすることができる。取得部５１は、取得した３次元ＣＡＤデータを記憶する。

図４は、自動二輪車の３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）の一例を示す図であり、３次元ＣＡＤデータを表示部４２に表示させたものである。
図４に示す自動二輪車２００の３次元ＣＡＤデータは、複数の３次元ＣＡＤ部品から構成される。自動二輪車２００は、メインフレーム２０１の前側にステアリングヘッドパイプ２０２が結合され、メインフレーム２０１の後端からシートフレーム２０３が後側に向かって延出している。メインフレーム２０１は燃料タンク２０４を支持している。メインフレーム２０１、シートフレーム２０３および燃料タンク２０４には艤装部品として、タンクサイドカバー２０５、タンクセンタカバー２０６、フレームカバー２０７、リアフェンダ２０８などが正規の位置に配置されている。

ステップＳ１２では、位置合せ部５２は、測定点群データ（Ｄ１）の基準点と、３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）の基準点とを位置合せしながら、測定点群データと３次元ＣＡＤデータとを重ね合わせる。
ここで、測定点群データの基準点は、例えば、検査者による入力部４１を介した入力により指定することができる。本実施形態では、検査者が測定点群データを表示部４２に表示させ入力部４１を介して、例えば、図３に示す点Ｐ１（ステアリングヘッドパイプの頂点に相当）と、点Ｐ２、点Ｐ３（メインフレームの左右の下側に位置する、スイングアームのピボット点に相当）との３点を基準点として指定する。位置合せ部５２は、指定された基準点の座標を測定点群データと関連付けて記憶する。

一方、３次元ＣＡＤデータの基準点も同様に、検査者による入力部４１を介した入力により指定することができる。本実施形態では、検査者が３次元ＣＡＤデータを表示部４２に表示させ入力部４１を介して、例えば、図４に示すステアリングヘッドパイプ２０２の頂点Ｑ１と、メインフレーム２０１の左右の下側に位置し、図示しないスイングアームを軸支する左右のピボット点Ｑ２、Ｑ３との３点を基準点として指定する。位置合せ部５２は、指定された基準点の座標を３次元ＣＡＤデータと関連付けて記憶する。

なお、測定点群データの基準点と３次元ＣＡＤデータの基準点とは、検査者により指定する場合に限られず、取得部５１が予め基準点が関連付けられた、測定点群データおよび３次元ＣＡＤデータを取得してもよい。
また、位置合せ部５２自身が測定点群データの基準点と、３次元ＣＡＤデータの基準点とを決定してもよい。例えば測定点群データの場合、位置合せ部５２は、予め設定された基準点（および周囲）の形状を測定点群データから検索し、近似または合致している形状を基準点とすることができる。一方、３次元ＣＡＤデータの場合、３次元ＣＡＤ部品はそれぞれ既に識別されているので、位置合せ部５２は予め設定された３次元ＣＡＤ部品の識別名称（例えばステアリングヘッドパイプやメインフレーム）および位置（例えばステアリングヘッドパイプの頂点、メインフレームのピボット点）を基準点とすることができる。

ステップＳ１３では、分割部５３は、測定点群データを３次元ＣＡＤ部品ごとの部品に分割する。すなわち、分割部５３は、位置合せ部５２により測定点群データと３次元ＣＡＤデータとが重ね合わせた情報に基づいて、測定点群データを各３次元ＣＡＤ部品に対応する点群データごとに区分けすることで、部品ごとに分割する。このとき、測定点群データの基準点と、３次元ＣＡＤデータの基準点とを位置合せした状態で、測定点群データと３次元ＣＡＤデータとを重ね合わせている。したがって、分割部５３は、３次元ＣＡＤ部品に近接した位置で、３次元ＣＡＤ部品に近似する形状の点群データを検索し、近似する点群データを分割する。

ステップＳ１４では、生成部５４は、部品ごとに分割した測定点群データを、分割測定データ（Ｄ３）として生成し、記憶する。このとき、生成部５４は、分割測定データの部品ごとに識別名称を付与し、部品と識別名称とを関連付けて管理する。識別名称は、対応する３次元ＣＡＤ部品の名称を含んだ名称であることを好ましい。
図５は、分割測定データ（Ｄ３）の一例を示す図であり、分割測定データを表示部４２に表示させたものである。
図５に示す自動二輪車１００を構成する分割測定データは、部品ごとに識別されている。すなわち、自動二輪車１００は、図４の３次元ＣＡＤ部品に相当する、メインフレーム１０１、ステアリングヘッドパイプ１０２、シートフレーム１０３、燃料タンク１０４、タンクサイドカバー１０５、タンクセンタカバー１０６、フレームカバー１０７、リアフェンダ１０８などの部品が位置している。なお、分割測定データは、各部品の位置が図３に示す測定点群データと同一であるために、例えばタンクサイドカバー１０５は、正規の位置から後側にズレて取り付けられると共に、他の部品からの応力によって変形している。

ステップＳ１５では、選択部５５は、図５に示す分割測定データのうち一つの部品を選択する。ここでは、選択部５５は、タンクサイドカバー１０５を選択したものとする。
ステップＳ１６では、マッチング部５６は、選択部５５により選択された分割測定データの部品と、３次元ＣＡＤデータの対応する３次元ＣＡＤ部品とを、マッチング（イメージマッチング）させる。ここでは、マッチング部５６が、選択された分割測定データの部品を３次元ＣＡＤデータに重ね合わせるものとする。

図６は、選択された分割測定データの部品であるタンクサイドカバー１０５を、３次元ＣＡＤデータに重ね合わせた状態を表示部４２に表示した図である。仮に、検査対象である自動二輪車のタンクサイドカバー１０５が正規の位置に取り付けられ、他の部品からの応力などを受けず変形していない場合、タンクサイドカバー１０５は３次元ＣＡＤデータのタンクサイドカバー２０５と差異なくぴったり重なり合う。しかし、ここでは、タンクサイドカバー１０５は、正規の位置から後側にズレて取り付けられると共に、他の部品からの応力によって変形しているために、両者は重なり合わない。

そこで、マッチング部５６は、選択された分割測定データのタンクサイドカバー１０５をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に所定の刻み幅で移動させると共にＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｘ−Ｚ平面に所定の刻み回転角度で回転させる。所定の刻み回転角度で回転させる場合には、タンクサイドカバー１０５の重心近辺の一点を中心にして回転させる。マッチング部５６は、タンクサイドカバー１０５を移動および回転させたときに３次元ＣＡＤデータのタンクサイドカバー２０５と最も一致する距離、方向および回転角度を算出する。
なお、マッチング部５６は、識別名称に基づいて分割測定データの部品に対応する３次元ＣＡＤ部品を検索でき、３次元ＣＡＤデータの基準点と測定点群データの基準点とが位置合せされているため３次元ＣＡＤ部品と測定点群データの部品とは近接している。したがって、マッチング部５６は、タンクサイドカバー１０５を移動させる距離、方向および回転角度を、所定の範囲で検索すればよい。そのため、マッチング部５６によるマッチングの処理時間が短縮できる。

ステップＳ１７では、検出部５７は、選択された分割測定データの部品と、３次元ＣＡＤ部品との間の距離、方向および回転角度を検出する。なお、この距離、方向および回転角度は、ステップＳ１６で算出された、部品と３次元ＣＡＤ部品とが最も一致する距離、方向および回転角度である。具体的には、検出部５７はタンクサイドカバー１０５を移動して３次元ＣＡＤ部品のタンクサイドカバー２０５に最も重なり合うときの、タンクサイドカバー１０５の位置からの距離（移動量）、方向および回転角度を検出する。
検出部５７は、検出した、距離、方向および回転角度を部品ごとに関連付けて記憶する。具体的には、検出部５７は、距離、方向および回転角度からなる移動マトリクスを生成し、部品ごとに関連付けて記憶する。

図７は、分割測定データのタンクサイドカバー１０５を、対応する３次元ＣＡＤ部品のタンクサイドカバー２０５に移動させて、最も重なり合う距離、方向および回転角度を検出した状態を示す図である。ここでは、検出した距離、方向をベクトル表示６０で示し、回転角度をＸ−Ｙ平面上の矢印６１ａ、Ｙ−Ｚ平面上の矢印６１ｂ、Ｘ−Ｚ平面上の矢印６１ｃで示している。すなわち、ベクトル表示６０の矢印の長さが距離、矢印の向きが方向を示す。また、Ｘ−Ｙ平面上の矢印６１ａがＸ軸からの傾きすなわち回転角度θ１、矢印６１ｂがＹ軸からの傾きすなわち回転角度θ２、矢印６１ｃがＺ軸からの傾きすなわち回転角度θ３である。

ステップＳ１８では、検出部５７は、分割測定データの全ての部品についてステップＳ１５〜ステップＳ１７までの処理が終了したか否かを判定し、終了した場合にはステップＳ１９に進み、終了していない場合にはステップＳ１５に戻り、上述した処理を繰り返す。したがって、ステップＳ１９に進む場合には、検出部５７は分割測定データの全ての部品について、各部品が対応する各３次元ＣＡＤ部品に最も重なり合うときの距離、方向および回転角度を記憶している。

ステップＳ１９では、生成部５４は、記憶された距離、方向および回転角度に基づいて３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品を、分割測定データの部品に相当するズレた位置に移動させた、移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）を生成する。ここで、生成部５４は、記憶した移動マトリクスをそれぞれ逆マトリクスに変換し、変換した逆マトリクスを用いて３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品を移動させることで、分割測定データの部品の位置に移動する。生成部５４は、３次元ＣＡＤデータの全ての３次元ＣＡＤ部品を移動させることで移動ＣＡＤデータを生成し、生成した移動ＣＡＤデータを記憶する。
具体的に、分割測定データのタンクサイドカバー１０５を３次元ＣＡＤデータのタンクサイドカバー２０５に移動させる移動マトリスクをＡとすると、逆変換マトリクスはＡ^-1となる。したがって、生成部５４は、３次元ＣＡＤデータのタンクサイドカバー２０５に、逆変換マトリスクＡ^-1を掛けることで、タンクサイドカバー２０５を分割測定データのタンクサイドカバー１０５の位置に移動させることができる。

図８は、移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）の一例を示す図であり、移動ＣＡＤデータを表示部４２に表示させたものである。
図８に示す自動二輪車２００の移動ＣＡＤデータは、３次元ＣＡＤ部品ごとに分割測定データに相当するズレた位置に配置されている。例えば、タンクサイドカバー２０５は、後側にズレて配置されている。ここで、移動ＣＡＤデータは、３次元ＣＡＤ部品がズレて配置されたものであるため、分割測定データの各部品のズレ量のみが反映されている。すなわち、移動ＣＡＤデータは、配置されているのが３次元ＣＡＤ部品自体であるために、変形量は排除されている。

生成部５４が移動ＣＡＤデータを生成し、記憶することで、データ生成の処理が終了する。
表１は、各データの特徴をそれぞれ示した表である。なお、測定点群データ（Ｄ１）は、後の処理において用いないために省略している。

３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）は、構成が３次元ＣＡＤ部品であって、正規の位置に配置されている。したがって、変形がなく、ズレもない。
分割測定データ（Ｄ３）は、構成が測定点群データの部品であって、正規の位置からズレて配置されている。したがって、変形があり、ズレもある。
移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）は、構成が３次元ＣＡＤ部品であって、正規の位置からズレて配置されている。したがって、変形はないが、ズレがある。

したがって、表１のうち２つのデータを組み合わせて比較することで変形量およびズレ量を別々に検出することができ、検査者はそれぞれを把握することができる。
具体的には、検査者が検査対象の部品のズレ量を把握したい場合、形状検査装置４０により３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）と、移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）とを比較させる。すなわち、３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）と、移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）との間では、両者とも変形がないために、両者の比較によって生じる差異は、ズレのみである。
一方、検査者が検査対象の部品の変形量を把握したい場合、形状検査装置４０により分割測定データ（Ｄ３）と、移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）とを比較させる。すなわち、分割測定データ（Ｄ３）と、移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）との間では、両者ともズレがあるために、両者の比較によって生じる差異は、変形のみである。

次に、形状検査装置４０によるズレ量および変形量の表示処理について図９のフローチャートを参照して説明する。図９のフローチャートは、例えば形状検査装置４０のＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムをＲＡＭに展開して、実行することで実現される。
まず、ステップＳ２０では、表示処理部５８は「ズレ量」または「変形量」の何れかを表示させるかを検査者に選択させるための選択表示を表示部４２に表示する。

ステップＳ２１では、表示処理部５８は、検査者の入力部４１を介した操作によって「ズレ量」が選択されたか否かを判定する。「ズレ量」が選択された場合にはステップＳ２２に進み、「ズレ量」が選択されなかった場合にはステップＳ２４に進む。
ステップＳ２２では、取得部５１は、３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）と、生成部５４が生成した移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）とを取得し、検出部５７は３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）の各３次元ＣＡＤ部品に対する移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）の各３次元ＣＡＤ部品のズレ量を検出する。具体的には、位置合せ部５２が３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）の基準点Ｑ１〜Ｑ３と、移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）の基準点Ｑ１〜Ｑ３とを位置合せした結果を基準として、検出部５７は各３次元部品間のズレ量、方向および回転角度を検出する。ここで、比較するのは３次元ＣＡＤ部品同士であるために変形の差異はない。したがって、検出部５７は、両者間のズレ量（距離）、方向および回転角度を簡単に検出することができる。

なお、検出部５７は上述したマッチング部５６によりマッチング（イメージマッチング）させることで各３次元部品間のズレ量、方向および回転角度を検出してもよく、図２のフローチャートのステップＳ１９において算出した逆マトリクスを読み出すことでズレ量、方向および回転角度としてもよい。ここで、逆マトリクスは、３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）の３次元ＣＡＤ部品を、分割測定データ（Ｄ３）の部品の位置に移動させるときに用いたものであるために、実質的に３次元ＣＡＤデータ（Ｄ２）の各３次元ＣＡＤ部品に対する移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）の各３次元ＣＡＤ部品のズレ量、方向および回転角度が含まれている。

ステップＳ２３では、表示処理部５８は、移動ＣＡＤデータの各３次元ＣＡＤ部品に対して検出部５７により検出された各ズレ量を表示する。
図１０（ａ）は、移動ＣＡＤデータの各３次元ＣＡＤ部品に、正規の位置に対する各ズレ量を重畳して表示した、表示部４２の一例を示す図である。
図１０（ａ）に示すように、移動ＣＡＤデータの全ての３次元ＣＡＤ部品についてベクトル表示が表示されている。ベクトル表示は図７と同様の方法で表示することができる。
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のうち、タンクサイドカバー２０５を抜き出して表示した一例を示す図である。図１０（ｂ）に示すように、ベクトル表示７０、Ｘ−Ｙ平面上の矢印７１ａ、Ｙ−Ｚ平面上の矢印７１ｂ、Ｘ−Ｚ平面上の矢印７１ｃはタンクサイドカバー２０５の一点から延出して表示される。図１０（ｂ）に示すベクトル表示７０によって、検査者はタンクサイドカバー２０５が正規の位置よりもベクトル表示７０の矢印の方向に矢印の長さ分、ズレて配置されていることがわかる。また、図１０（ｂ）に示す矢印７１ａ〜７１ｃによって、検査者はタンクサイドカバー２０５がＸ−Ｙ平面上でＸ軸から回転角度−θ１傾き、Ｙ−Ｚ平面上でＹ軸から回転角度−θ２傾き、Ｘ−Ｚ平面上でＺ軸から回転角度−θ３傾いて配置されていることがわかる。

したがって、検査者は部品が正規の位置に対してどの程度、ズレているかを一目で把握することができる。なお、表示処理部５８は、検査者による入力部４１を介した選択に応じて、ベクトル表示および回転角度を示す矢印の少なくとも何れかを切替えて表示することができる。また、表示処理部５８は、検査者による入力部４１を介した選択に応じて、３次元ＣＡＤデータを重畳して表示してもよい。

ステップＳ２４では、表示処理部５８は、検査者の入力部４１を介した操作によって「変形量」が選択されたか否かを判定する。「変形量」が選択された場合にはステップＳ２５に進み、「変形量」が選択されなかった場合にはステップＳ２７に進む。

ステップＳ２５では、取得部５１は、分割測定データ（Ｄ３）と、生成部５４が生成した移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）とを取得し、検出部５７は移動ＣＡＤデータ（Ｄ４）の各３次元ＣＡＤ部品に対する分割測定データ（Ｄ３）の部品の変形を検出する。変形とは浮き、歪み、凹みなどである。ここで、比較するのは同じ位置にズレた３次元ＣＡＤ部品と分割測定データの部品であるために両者間にズレの差異はない。したがって、検出部５７は、両者間の変形を簡単に検出することができる。具体的には、検出部５７は、分割測定データの部品の測定点それぞれに該当する、３次元ＣＡＤ部品の該当点を対応付け、測定点と該当点との間の距離を算出する。ここで算出した距離が変形量である。なお、該当点を決定する方法として、対象とする測定点と、その測定点を囲む測定点によって構成される平面に、直交する仮想直線を引いたときに交差する３次元ＣＡＤ部品の表面の点を、該当点とする方法などを用いることができる。

ステップＳ２６では、表示処理部５８は、分割測定データの各部品に対して、検出部５７により検出された変形量を表示する。
図１１（ａ）は、分割測定データの各部品に、３次元ＣＡＤ部品に対する変形量を重畳して表示した、表示部４２の一例を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、分割測定データの部品のうち変形している部分が変形量に応じた濃淡グレーで表示されている。
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のうち、タンクサイドカバー１０５を抜き出して表示した一例を示す図である。図１１（ｂ）に示すように、ここでは、変形量を薄いグレー８０と、濃いグレー８１との２種類で表示している。濃いグレー８１の部分は変形量が大きいこと（例えば１ｍｍ以上）を示し、薄いグレー８０の部分は変形量が小さいこと（例えば０．２ｍｍ以上１ｍｍ未満）を示す。着色されていない部分は変形量がない、あるいは、僅かであること（例えば０ｍｍ以上０．２ｍｍ未満）を示している。
図１１（ｂ）に示す表示によって、検査者はタンクサイドカバー２０５が中央で大きく変形していることがわかる。

したがって、検査者は部品が３次元部品に対してどの程度の変形をしているかを一目で把握することができる。なお、表示処理部５８は、検査者による入力部４１を介した選択に応じて、移動後ＣＡＤデータを重畳して表示してもよい。
ステップＳ２７では、表示処理部５８は、検査者の入力部４１を介した操作によって終了が選択されたか否かを判定する。終了が選択された場合には表示処理を終了し、終了が選択されなかった場合にはステップＳ２１に戻る。

図１２は、形状検査装置４０の制御部５０のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部５０は、形状検査装置４０全体を制御する中央処理装置であるＣＰＵ９１、プログラムや各テーブルなどを記憶するハードディスクなどの記憶部９２、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）９３およびＣＰＵ９１が処理を行うときに用いるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９４などにより構成される。また、記憶部９２には、取得部５１が取得した測定点群データや３次元ＣＡＤデータ、生成部５４が生成した分割測定データや移動ＣＡＤデータが記憶される。

また、上述した実施形態の機能構成および処理を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのプログラムを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵ）に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範囲に含まれる。この場合、そのプログラムおよびそのプログラムをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムを格納した記録媒体は本発明を構成する。プログラムを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

以上、本実施形態によれば、分割測定データ（測定点群データ）あるいは３次元ＣＡＤデータと、３次元ＣＡＤ部品が分割測定データ（測定点群データ）の部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータとを用いることで、検査対象の部品と３次元ＣＡＤ部品との差異を検出し、検出した差異が表示される。したがって、検査者は、検査対象の部品と３次元ＣＡＤ部品との差異を容易に把握することができる。
特に、本実施形態を複数の試作部品により構成された量産前の試作車の各部品を検査する場合に用いることで、検査者は試作部品の設計の修正に利用することができ、設計の効率化を図ることができる。

また、本実施形態では、分割測定データ（測定点群データ）と移動ＣＡＤデータとを用いることで検査対象の部品の変形量を検出し、検出した変形量を表示する。したがって、検査者は、３次元ＣＡＤ部品に対する検査査対象の部品の変形量を容易に把握することができる。
また、本実施形態では、３次元ＣＡＤデータと移動ＣＡＤデータとを用いることで検査対象の部品のズレ量を検出し、検出したズレ量を表示する。したがって、検査者は、３次元ＣＡＤ部品に対する検査対象の部品のズレ量を容易に把握することができる。
すなわち、検査者は、３次元ＣＡＤ部品に対する検査対象の部品の差異が、組み付けたときの部品自体の変形であるか組み付けたときのズレであるかを把握することができる。

また、本実施形態では、検査対象の部品の変形量を、変形量に応じた色で表示することで、検査者は検査対象の部品の変形量を容易に把握することができる。
また、本実施形態では、検査対象の部品のズレ量を、部品ごとに表示することで、検査者は部品ごとに正規の位置に配置された３次元ＣＡＤ部品とのズレ量を容易に把握することができる。

また、本実施形態では、検査対象を自動二輪車にしている。自動二輪車の部品は自動車の部品のような平板状や長尺状の部品などが少なく剛体として扱うことができるので、反りや捩れを考慮した処理を省略できることから、検査の短縮化を図ることができる。また、自動二輪車の骨格であるステアリングヘッドパイプの一点、スイングアームを軸支し、自動二輪車の骨格であるメインフレームのピボット点の少なくとも一点を基準点とすることで、精度よく３次元ＣＡＤデータと測定点群データとを位置合せすることができる。

以上、本発明を上述した実施形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更などが可能である。
上述した実施形態では、検査対象が自動二輪車である場合について説明したが、この場合に限られず、複数の部品から構成されるものであれば、同様に処理することができる。
また、上述した実施形態では、３次元ＣＡＤシステム３０と形状検査装置４０とを別々で構成する場合について説明したが、３次元ＣＡＤシステム３０は、形状検査装置４０と共通であってもよい。

また、上述した実施形態では、自動二輪車のステアリングヘッドパイプの一点（頂点）と、左右のピボット点との３点を基準点にする場合について説明したが、３点のうち少なくとも何れかの一点を基準点にし、他の基準点は異なる箇所であってもよい。
また、上述した実施形態では、移動ＣＡＤデータを生成する場合に、分割測定データの部品を３次元ＣＡＤ部品にマッチングさせる場合について説明したが、この場合に限られず、３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品を測定点群データの部品にマッチングさせることで、移動ＣＡＤデータを生成してもよい。この場合には、分割測定データを生成する必要がない。
また、上述した実施形態では、分割測定データと、移動ＣＡＤデータとを用いて、検査対象の部品の変形量を検出する場合について説明したが、この場合に限られない。すなわち、測定点群データと、移動ＣＡＤデータとを用いて、検査対象の部品の変形量を検出してもよい。

また、上述した実施形態では、検査対象の部品のズレ量、方向および回転角度を表示部４２に表示する場合について説明したがズレ量、方向および回転角度の少なくとも何れか一つを表示してもよい。
また、上述した実施形態では、検出部５７により検出された距離および方向をベクトル表示で、回転角度をＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｘ−Ｚ平面に沿った３つの矢印で表示したが、異なる方法で表示してもよい。

１０：形状検査システム ２０：３次元形状測定装置 ３０：３次元ＣＡＤシステム ４０：形状検査装置 ４１：入力部 ４２：表示部 ５０：制御部 ５１：取得部 ５２：位置合せ部 ５３：分割部 ５４：生成部 ５５：選択部 ５６：マッチング部 ５７：検出部 ５８：表示処理部 １００：自動二輪車（測定点群データ、分割測定データ） １０５：タンクサイドカバー ２００：自動二輪車（３次元ＣＡＤデータ、移動ＣＡＤデータ） ２０５：タンクサイドカバー

Claims (13)

1. 検査対象を３次元形状測定装置により測定した測定点群データと、前記検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータとを取得する取得手段と、
   前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品が、前記測定点群データの部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータを生成する生成手段と、
   前記取得手段により取得されたデータと、前記生成手段により生成された移動ＣＡＤデータとを用いて、前記検査対象の部品と前記３次元ＣＡＤ部品との差異を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された差異を表示する表示処理手段と、を有することを特徴とする形状検査装置。
2. 前記取得手段により取得されたデータと、前記生成手段により生成された移動ＣＡＤデータとを位置合せする位置合せ手段を有し、
   前記検出手段は、前記位置合せによって、前記３次元ＣＡＤ部品と、前記検査対象の部品との差異を検出することを特徴とする請求項１に記載の形状検査装置。
3. 前記検出手段は、前記取得手段により取得された測定点群データと、前記生成手段により生成された移動ＣＡＤデータとを用いて検査対象の部品の変形量を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の形状検査装置。
4. 前記検出手段は、測定点群データの測定点ごとに変形量を検出することを特徴とする請求項３に記載の形状検査装置。
5. 前記測定点群データは、部品ごとに分割された分割測定データであることを特徴とする請求項３または４に記載の形状検査装置。
6. 前記表示処理手段は、前記検出手段により検出された変形量に応じた色を、前記分割測定データに重畳して表示することを特徴とする請求項５に記載の形状検査装置。
7. 前記検出手段は、前記取得手段により取得された３次元ＣＡＤデータと、前記生成手段により生成された移動ＣＡＤデータとを用いて検査対象の部品のズレ量を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の形状検査装置。
8. 前記表示処理手段は、前記検出手段により検出されたズレ量を、部品ごとに表示することを特徴とする請求項７に記載の形状検査装置。
9. 前記表示処理手段は、前記検出手段により検出されたズレ量を、ベクトル表示することを特徴とする請求項７または８に記載の形状検査装置。
10. 前記検出手段は、前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品と、前記移動ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品との間の回転角度を検出し、
    前記表示処理手段は、前記検出手段により検出された回転角度を表示することを特徴とする請求項７ないし９の何れか１項に記載の形状検査装置。
11. 前記検査対象は、自動二輪車であり、
    前記位置合せ手段は、自動二輪車のステアリングヘッドパイプの一点およびスイングアームを軸支するピボット点の少なくとも一点を基準点とすることを特徴とする請求項２に記載の形状検査装置。
12. 検査対象を３次元形状測定装置により測定した測定点群データと、前記検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータとを取得する取得ステップと、
    前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品が、前記測定点群データの部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータを生成する生成ステップと、
    前記取得ステップにより取得されたデータと、前記生成ステップにより生成された移動ＣＡＤデータとを用いて、前記３次元ＣＡＤ部品と前記検査対象の部品との差異を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにより検出された差異を表示する表示処理ステップと、を有することを特徴とする形状検査方法。
13. 検査対象を３次元形状測定装置により測定した測定点群データと、前記検査対象の３次元ＣＡＤ部品を正規の位置に配置した３次元ＣＡＤデータとを取得する取得ステップと、
    前記３次元ＣＡＤデータの３次元ＣＡＤ部品が、前記測定点群データの部品の位置に配置された移動ＣＡＤデータを生成する生成ステップと、
    前記取得ステップにより取得されたデータと、前記生成ステップにより生成された移動ＣＡＤデータとを用いて、前記３次元ＣＡＤ部品と前記検査対象の部品との差異を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにより検出された差異を表示する表示処理ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラム。