JP2016197392A - ３次元スキャナを利用して生成された幾何形状からディメンションを生成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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とディメンションの生成作業を効率的に実行することができる3次元スキャナを利用して生成された幾何形状からディメンションを生成する方法を提供する。
【解決手段】3次元スキャナを利用して検査対象物の部分をスキャンし、検査対象物のスキャンデータから適切な幾何形状を生成する。コンピューティングデバイスは、段階で生成された幾何形状から、検査要素である直線距離、半径、直径、角度などのディメンション（dimension）を生成するプロセスを実行して、自動的にディメンションを生成する。
【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ために、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状からディメンションを生成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、検査対象物の幾何形状とディメンションの生成作業を効率的に実行することができる3次元スキャナを利用して生成された幾何形状からディメンションを生成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実行するときに、3次元スキャナを利用して幾何形状を生成し、生成された幾何形状から検査要素である直線距離、半径、直径、角度などのディメンション（dimension）を生成するプロセスが必要である。

ところが、従来の検査作業では、検査対象物の形状が大きいか、あるいは複雑な場合、作業者は、検査対象物を分割して数回スキャンした後、それぞれのスキャン部分の幾何形状を生成し、この幾何形状が互いに同一であるか、それとも違う形状であるかを確認する作業をしなければならなかった。このとき、作業者は、3次元スキャナとPCを行き来しながら、数回にわたってスキャンおよび幾何生成のための作業を行う必要があり、これは、全体的に作業効率を低下させる原因となった。

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とディメンションの生成作業を効率的に実行することができる3次元スキャナを利用して生成された幾何形状からディメンションを生成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をスキャンし、ユーザーインターフェースに接続して検査対象物から幾何形状を生成する段階と、b）生成された幾何形状からディメンション（dimension）を生成する段階とを含む。

好ましくは、前記段階aは、コンピューティングデバイスを利用して、3次元スキャナを使用して得られた検査対象物の形態を分析し、ユーザーがユーザーインターフェースを利用して検査対象物のスキャンデータと対応する適合した形状を選択し、選択した幾何形状を生成することを特徴とする。

より好ましくは、前記段階aで、コンピューティングデバイスは、スキャンデータの形態分析の結果に基づいてスキャンデータに対応する適合した形状を抽出し、ユーザーインターフェースは、抽出された形状または抽出された形状とは異なる形状をユーザーが選択できるようにするオプションを提供して幾何形状を生成することを特徴とする。

好ましくは、前記段階bは、コンピューティングデバイスに予め入力されたプロセスに基づいて、生成された幾何形状の直線距離、半径、直径、または角度を含むディメンションを自動的に生成することを特徴とする。

ここで、ユーザーはコンピューティングデバイスを操作する必要がなく、3次元スキャナのみ操作して前記aおよびbの段階を実行することを特徴とする。

さらに、前記コンピューティング装置は、複数のディメンションを生成する場合、それぞれのディメンション要素が互いに重ならないように自動的に整列する自動整列機能を備えたことを特徴とする。

本発明に係るディメンション生成プロセスは、ユーザーがコンピューティングデバイスを操作する必要がなく、3次元スキャナのみ操作して行うことができる。したがって、ユーザーは、検査対象物の検査に必要な幾何形状とディメンションを生成するために3次元スキャナとコンピューティングデバイスの間を頻繁に行き来する必要がなくなり、作業効率を向上させることができる。

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からディメンションを生成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からディメンションを生成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、本発明に係るディメンション生成方法を実行する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、これらの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検査対象物から必要な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、本発明に係るディメンションを生成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、スキャンデータに対応する幾何形状を選択するためのオプションを含む。ここで、ユーザーは、3次元スキャナ２を使用してユーザーインターフェース３に接続することができる。

ディスプレイ５は、ユーザーインターフェース３のオプションをユーザーが目視で確認できるように関連情報を表示する。

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からディメンションを生成する方法の一連の段階を示す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。

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からディメンションを生成する方法は、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、スキャンデータを分析して幾何形状を生成し、生成された幾何形状から検査要素である適合したディメンション（dimension）を自動的に生成するとき、ユーザーがコンピューティングデバイス１と3次元スキャナ２との間を行き来する必要がないようにする方法に関するものである。

具体的には、本発明に係るディメンション生成方法は、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の部分をスキャンし、検査対象物のスキャンデータから適切な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５をプローブ接触（probe contact）し、このように得られた検査対象物５のスキャンデータを、データから適切な幾何形状を判断して生成する。

ここで、ユーザーは、3次元スキャナ２を利用してユーザーインターフェース３に接続し、幾何形状のオプションを選択して適合した幾何形状を選択することができ、コンピューティングデバイス１は、ユーザーインターフェース３のユーザー入力によって選択された幾何形状を生成する。

続いて、コンピューティングデバイス１は、前述したS100段階で生成された幾何形状から、検査要素である直線距離、半径、直径、角度などのディメンション（dimension）を生成するプロセスを実行して、自動的にディメンションを生成する。

好ましくは、前述したS100段階は、次のような段階を含んで幾何形状を生成する。

まず、コンピューティングデバイス１は、予め入力されたプログラムに基づいて、3次元スキャナ２を介して取得した検査対象物のスキャンデータの形態を自動的に分析する（S110）。例えば、コンピューティングデバイス１は、スキャンデータから選択された測定点の数に応じて、球（sphere）、円錐（cone）、トーラス（torus）、円柱（cylinder）、平面（plane）などの形状を決定することができる。

その後、コンピューティングデバイス１は、分析したスキャンデータの形態と対応する形状を抽出し、抽出された形状をディスプレイ５に表示する。つまり、図3aを参照すると、ユーザーインターフェース３は、ユーザーが3次元スキャナ２を利用してスキャンデータに対応する適合した形状を選択できるようにするオプションを提供する（S120）。

そして、ユーザーが前記オプションを通じてスキャンデータに対応する適合した形状を選択すると、コンピューティングデバイス１は、予め入力されたプログラムに基づいて検査対象物の検査に必要な幾何形状を生成する（S130）。

好ましくは、コンピューティングデバイス１は、スキャンデータの形態分析の結果に基づいて、スキャンデータの形態と対応する適合した形状を抽出する。そして、図3aに示すように、ユーザーインターフェース３は、コンピューティングデバイス１が抽出した形状または抽出された形状とは異なる形状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ことができる。そして、ユーザーが前記オプションを通じてスキャンデータに対応する適合した形状を選択すると、コンピューティングデバイス１は、予め入力されたプログラムに基づいて検査対象物の検査に必要な幾何形状を生成する。

これらのすべての幾何形状生成作業は、3次元スキャナ２を介して行われるため、ユーザーは3次元スキャナ２とコンピューティングデバイス１との間を行き来する必要がない。

一方、前述したS200段階で、コンピューティングデバイス１は、コンピューティングデバイス１に予め入力されたプログラムに基づいて、前述したS100段階で生成された幾何形状の直線距離、半径、直径、または角度を含むディメンションを自動的に生成する。

図3b乃至3dは、平面（plane）の幾何形状を生成し、この幾何形状から検査要素であるディメンションを生成するプロセスを図式化した図である。

S100段階で、コンピューティングデバイス１は、ユーザーインターフェース３のユーザー入力を介して、図3bに示すように、黄色の楕円（P）で表示した検査対象物１０の一部分に平面を生成した後、図3cに示すように、黄色の楕円（P'）で表示した検査対象物１０の反対側の部分に平面を生成することができる。

その後、S200段階で、コンピューティングデバイス１は、予め入力されたプログラムに基づいて、二つの平面の間に生成可能な検査要素を自動的に判断して、検査要素、すなわちディメンションを生成する。図3bと3cに示すように、二つの平面の間に検査要素であるディメンションとして、直線距離が生成される。

このような過程を経て、コンピューティングデバイス１は、検査対象物２から必要な検査要素、すなわち、適切なディメンションを生成することができる（図3d参照）。

このような一連のディメンション生成プロセスは、ユーザーがコンピューティングデバイスを操作する必要がなく、3次元スキャナのみ操作して行うことができる。したがって、ユーザーは、検査対象物の検査に必要な幾何形状とディメンションを生成するために、3次元スキャナとコンピューティングデバイスの間を頻繁に行き来する必要がなくなり、作業効率を向上させることができる。

図4aは、コンピューティングデバイス１が自動整列機能を実行していない場合の結果を図式化した図であり、図4bは、コンピューティングデバイス１が自動整列機能を実行した場合の結果を図式化した図である。

本発明に係る3次元スキャンデータの幾何形状からディメンションを生成する方法は、前述したS200段階で複数のディメンションを生成する場合に、それぞれの検査要素が互いに重ならないようにする自動整列機能を実行することができる。この自動整列機能は、前述したS200段階が実行された後、コンピューティングデバイス１によって自動的に実行されることができる。

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からディメンションを生成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からディメンションを生成する方法の一連の段階を示す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面である。 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面である。 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面である。 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面である。 ディメンションを生成するときに自動整列機能を使用していない場合を図式化した図面である。 ディメンションを生成するときに自動整列機能を使用した場合を図式化した図面である。

Claims (6)

1. a）3次元スキャナを利用して検査対象物をスキャンし、ユーザーインターフェースに接続して検査対象物から幾何形状を生成する段階と、
   b）生成された幾何形状からディメンション（dimension）を生成する段階とを含む、3次元スキャナを利用して生成された幾何形状からディメンションを生成する方法。
2. 前記段階aは、コンピューティングデバイスを利用して、3次元スキャナを使用して得られた検査対象物の形態を分析し、ユーザーがユーザーインターフェースを利用して検査対象物のスキャンデータと対応する適合した形状を選択し、選択した幾何形状を生成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からディメンションを生成する方法。
3. 前記段階aで、コンピューティングデバイスは、スキャンデータの形態分析の結果に基づいてスキャンデータに対応する適合した形状を抽出し、ユーザーインターフェースは、抽出された形状または抽出された形状とは異なる形状をユーザーが選択できるようにするオプションを提供して幾何形状を生成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からディメンションを生成する方法。
4. 前記段階bは、コンピューティングデバイスに予め入力されたプロセスに基づいて、生成された幾何形状の直線距離、半径、直径、または角度を含むディメンションを自動的に生成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からディメンションを生成する方法。
5. ユーザーはコンピューティングデバイスを操作する必要がなく、3次元スキャナのみ操作して前記aおよびbの段階を実行することを特徴とする請求項１乃至４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からディメンションを生成する方法。
6. 前記コンピューティング装置は、複数のディメンションを生成する場合、それぞれのディメンション要素が互いに重ならないように自動的に整列する自動整列機能を備えたことを特徴とする請求項１乃至４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からディメンションを生成する方法。