JP2016197391A - ３次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法 - Google Patents

３次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コンピュータと検査対象物との間を頻繁に行き来する必要がなく、検査対象物の幾何形状を基準座標に整列して検査基準座標を設定する作業を効率的に行うことができる検査基準座標の設定方法を提供する。
【解決手段】本発明は、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法であって、3次元スキャナを利用して検査対象物の幾何形状を生成する段階Ｓ１００と、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を既に設定された基準座標に整列する段階Ｓ２００と、基準座標に整列された幾何形状と設計データとの偏差を確認して検査基準座標を設定する段階Ｓ３００とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、検査対象物が設計データどおりに製作されたかを検査する作業を行うとき、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査の基準となる適合した座標を設定する方法に関するもので、コンピュータと検査対象物との間を頻繁に行き来する必要がなく、検査対象物の検査基準となる適合した座標を設定する作業を効率的に行うことができる3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法に関するものである。
一般的に、CAD/ CAM / CAEを活用するデジタル生産システムの運用にあたって、設計データであるCADデータを利用して物品を製作した後、製作された物品をスキャンして得られた3次元スキャンデータとCADデータとを比較して、製作された物品が設計どおりに正確に製作されたかを検査する作業を行う。
このような設計データとCADデータとを比較して製作された物品を検査する方法が、例えば登録特許第10-0637727号に開示されている。
このような検査作業を行うとき、検査の基準となる基準座標を設定する必要があり、そのためには、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させる作業をするとともに、その移動の結果が適切かどうかを判断しなければならない。一般的に、この作業は、次のようなプロセスで行われる。
まず、3次元スキャナを使用して、検査対象物を基準座標に移動させるのに必要な幾何形状を生成する。続いて、生成された幾何形状を利用して検査対象物を基準座標に移動させる。そして、検査対象物が基準座標に適切に移動したことを確認する。もし検査対象物の移動の結果が適合しない場合、前段階を繰り返すことができ、移動の結果が適切であれば検査基準座標を設定して、この位置で検査に必要な幾何形状および検査要素を生成した後、検査対象物が設計どおり正確に製作されたかを検査するプロセスを実行する。
このように、作業者が検査対象物から取得した幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定するための作業を行うとき、作業者は、検査対象物の幾何形状を生成するために、3次元スキャナを操作する必要があり、生成された幾何形状情報から基準座標に検査対象物を移動させるためにコンピューティングデバイス、例えばPCを操作しなければならない。このとき、作業者は、検査対象物を基準座標に移動させた結果に満足できない場合に、3次元スキャナとPCの間を行き来する作業を繰り返して行う必要があった。
本発明は、上記した問題を解決するために発明されたものであって、コンピュータと検査対象物との間を頻繁に行き来する必要がなく、検査対象物の幾何形状を基準座標に移動させて、適合した検査基準座標を設定する作業を効率的に行うことができる、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、a）3次元スキャナを利用して検査対象物の幾何形状を生成する段階と、b）3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を既に設定された基準座標に整列する段階と、c）基準座標に整列された幾何形状と設計データとの偏差を確認して検査基準座標を設定する段階とを含む。
好ましくは、前記段階bは、3次元スキャナを使用してユーザーインターフェースに接続し、基準座標の軸と方向を選択することにより、幾何形状を選択された基準座標の軸と方向に整列することを特徴とする。
より好ましくは、前記段階cは、基準座標の整列された幾何形状と設計データとの間の軸と方向の偏差を数値でリアルタイムで確認し、前記偏差が既に設定された範囲内である場合、前記基準座標を検査基準座標に設定することを特徴とする。
好ましくは、前記段階cの後に、前記ユーザーインターフェースは、前記a、b、c段階を再度実行するか、または作業を終了するかを選択するためのオプションを提供し、ユーザーは、幾何形状と設計データとの間の偏差を確認して、前記3次元スキャナを利用して前記オプションを選択することを特徴とする。
代案として、前記段階cの後に、幾何形状と設計データとの偏差が既に設定された値以上である場合、前記ユーザーインターフェースは、ユーザーが前記a、b、c段階を再度実行するように選択するためのオプションを提供することを特徴とする。
本発明によれば、3次元スキャナを利用して幾何形状を基準座標に整列し、その結果をリアルタイムで確認することができるため、幾何形状を基準座標に整列して検査基準座標を設定する作業を行うときに、ユーザーがコンピューティングデバイスと検査対象物との間を頻繁に行き来する必要がない。したがって、作業を効率的に行うことができる。
以下、添付された図面を参照して、本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法の好ましい実施例を詳細に説明する。参考までに、以下に本発明を説明するにあたり、本発明の構成要素を指す用語は、それぞれの構成要素の機能を考慮して命名されたものなので、本発明の技術的構成要素を限定する意味で理解されてはならない。
図1は、本発明の実施例を示すのに適した代表的な環境を示す図であり、本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法を実行するシステムの構成を概略的に示したブロック図である。
コンピューティングデバイス１は、本発明に係る方法を行うためのプロセッサを含む。コンピューティングデバイス１は、このようなプロセッサをサポートできるワークステーション（workstation）、サーバ（server）、ラップトップ（laptop）、メインフレーム（mainframe）、PDA、一緒に動作する装置のクラスタ（cluster）、仮想デバイス（virtual device）、または他のコンピューティングデバイスである。
3次元スキャナ２は、3次元対象物、すなわち検査対象物をスキャンして、スキャンした部分の幾何形状を生成する。
ユーザーインターフェース３は、ユーザー４にとって設計データであるCADデータをコンピューティングデバイスに入力することができるようにし、ユーザーインターフェース３のユーザー入力により、本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に整列して検査基準座標を設定するプロセスが実行される。また、ユーザーインターフェース３は、基準座標を生成して幾何形状を整列するためのオプションを含む。
ディスプレイ５は、基準座標に整列された幾何形状と予め入力された設計データとの間の偏差をユーザーがリアルタイムで確認できるようにする情報を表示する。実際に、ディスプレイ５は、基準座標の軸と方向の偏差情報を提供することができる。
図2は、本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法の一連の段階を示したフローチャートであり、図3a乃至3dは、ユーザーインターフェースのオプションとディスプレイに表示される情報を例示的に示す図である。
本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法は、ユーザーが3次元スキャナ２を利用して検査対象物をスキャンし、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に整列するとき、整列された幾何形状が予め入力された設計データと適切に整列されたかを判断して検査基準座標を設定するためのものである。
具体的に、本発明に係る方法は、次のような一連の段階によって実行される。
まず、3次元スキャナ２を利用して検査対象物をスキャンして、検査対象物の幾何形状を生成する（S100）。ユーザーは、3次元スキャナ２を利用して検査対象物をプローブ接触（probe contact）し、3次元スキャナ２は、検査対象物を基準座標に移動させる。すなわち、検査対象物を基準座標に整列するのに必要な幾何形状を生成する。
3次元スキャナを利用して幾何形状の生成が完了すると、生成された幾何形状を既に設定された基準座標に整列する（S200）。ユーザーは、3次元スキャナ２を介してユーザーインターフェース３のオプションを利用して基準座標の軸と方向を選択することにより、生成された幾何形状を選択された基準座標の軸と方向に整列することができる。
図3aおよび3bを参照すると、ユーザーは、3次元スキャナ２を介してユーザーインターフェース３に接続してオプションを利用することにより、幾何形状を整列するための基準座標の座標軸を設定し、この座標軸の方向を設定することができる。図3aは、生成されたプレーン（plane）をZ軸方向に設定するためのユーザーインターフェースのオプションを示し、図3bは、生成されたプレーン（plane）を＋方向に設定するためのユーザーインターフェースのオプションを示す。ユーザーは、3次元スキャナ２を利用してこれらのオプションを選択することにより、生成された幾何形状を基準座標に整列することができる。
続いて、基準座標に整列された幾何形状と予め入力された設計データの偏差を確認して、検査基準座標を設定する（S300）。図3cに示されたように、ディスプレイ５は、基準座標に整列された幾何形状と、予め入力された設計データとの間の軸と方向の偏差を数値で表示して、ユーザーはこの数値をリアルタイムで確認して幾何形状が適切に基準座標に整列されたかを判断することができる。これにより、ユーザーは、幾何形状の整列に使用された基準座標を検査の基準となる座標に設定することにより、検査の基準となる適合した基準座標を設定することができる。
このように、本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法は、ユーザーが3次元スキャナ２を利用して幾何形状を基準座標に整列し、その結果をリアルタイムで確認することができるため、幾何形状を基準座標に整列し、適合した検査基準座標を設定する作業を行うときに、コンピューティングデバイスと検査対象物との間を頻繁に行き来する必要がない。したがって、作業を効率的に行うことができる。
好ましくは、本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法は、前述したS300段階の後に、前述したS100乃至S300の段階を繰り返して実行するかどうかをユーザーが選択できるようにするオプションを提供する（S400）。
図3dを参照すると、前述したS300段階でユーザーが幾何形状と設計データとの偏差を確認すると、ユーザーインターフェース３は、ディスプレイ５を介して、前述した段階を再実行するか、または作業を終了するかどうかを選択するためのオプションを表示する。その後、ユーザーは、幾何形状と設計データとの間の偏差が適切な値であるかを確認し、この偏差が適切であれば、基準座標を検査基準座標に設定し、3次元スキャナ２を利用して作業終了のオプションを選択する。一方、幾何形状と設計データとの間の偏差が適切な値ではないと判断されたら、ユーザーは、3次元スキャナ２を利用して前述したS100乃至S300段階を繰り返して実行するためのオプションを選択し、幾何形状と設計データとの間の偏差が適切な値になるまで、前述したS100乃至S300段階を繰り返して実行することができる。
このように、ユーザーは、幾何形状と設計データとの間の偏差が適切な値であるかをリアルタイムで確認して、適合した検査基準座標を設定することができる。
代案として、コンピューティングデバイス１が幾何形状と設計データとの間の偏差が適切な値であるかを判断して、ディスプレイ５を介して、その結果をユーザーに提供することができる。コンピューティングデバイス１が幾何形状と設計データとの間の偏差が既に設定された値に含まれると判断すると、ユーザーインターフェース３は、作業終了を選択するためのオプションを提供する。一方、コンピューティングデバイス１が幾何形状と設計データとの間の偏差が既に設定された値ではないと判断した場合、ユーザーインターフェース３は、前述したS100乃至S300段階を再度実行する作業を選択するようにするオプションを提供する。
このように、コンピューティングデバイス１が幾何形状と設計データとの間の偏差が適切な値であるかを自動的に判断して、適合した検査基準座標を設定することができる。
以上で説明された本発明の実施例は、本発明の技術思想を例示的に示したものに過ぎず、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されるべきである。また、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能であるため、本発明と同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法を実行するための検査システムの構成を概略的に示したブロック図である。 本発明に係る3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法の一連の段階を示したフローチャートである。 ユーザーインターフェースのオプションとディスプレイに表示される情報を例示的に示した図である。 ユーザーインターフェースのオプションとディスプレイに表示される情報を例示的に示した図である。 ユーザーインターフェースのオプションとディスプレイに表示される情報を例示的に示した図である。 ユーザーインターフェースのオプションとディスプレイに表示される情報を例示的に示した図である。

Claims (5)

  1. a）3次元スキャナを利用して検査対象物の幾何形状を生成する段階と、
    b）3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を既に設定された基準座標に整列する段階と、
    c）基準座標に整列された幾何形状と設計データとの偏差を確認して検査基準座標を設定する段階とを含む、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法。
  2. 前記段階bは、3次元スキャナを使用してユーザーインターフェースに接続し、基準座標の軸と方向を選択することにより、幾何形状を選択された基準座標の軸と方向に整列することを特徴とする請求項１に記載の3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法。
  3. 前記段階cは、基準座標の整列された幾何形状と設計データとの間の軸と方向の偏差を数値でリアルタイムで確認し、前記偏差が既に設定された範囲内である場合、前記基準座標を検査基準座標に設定することを特徴とする請求項２に記載の3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法。
  4. 前記段階cの後に、前記ユーザーインターフェースは、前記a、b、c段階を再度実行するか、または作業を終了するかを選択するためのオプションを提供し、
    ユーザーは、幾何形状と設計データとの間の偏差を確認して、前記3次元スキャナを利用して前記オプションを選択することを特徴とする請求項２に記載の3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法。
  5. 前記段階cの後に、幾何形状と設計データとの偏差が既に設定された値以上である場合、前記ユーザーインターフェースは、ユーザーが前記a、b、c段階を再度実行するように選択するためのオプションを提供することを特徴とする請求項２に記載の3次元スキャナを利用して生成された幾何形状を基準座標に移動させて検査基準座標を設定する方法。
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