JP2018096886A - System and method for three dimensional shape measurement and inspection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元形状測定検査システム及び三次元形状測定検査方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional shape measurement and inspection system and a three-dimensional shape measurement and inspection method.
従来、NC(Numerically Controlled)工作機械を用いて製作した製作物(例えばフルモールド鋳造法の鋳型となる発泡スチロール型等)が、設計通りに製作されているか否かを検査する形状測定検査は、複雑な図面の読解ができる経験、知識を備えた人材が手作業で行うものが一般的であった。
しかしながら近年においては、産業技術の目覚ましい発展により、コンピュータを用いて三次元形状測定検査を行うシステムが各種開発されてきている。
このようなコンピュータを用いて三次元形状測定検査を行うシステムにおいては、ロボットアームの先端にカメラやスキャナを取り付けて、製作物の三次元形状の測定を行うものが一般的である。
上記ロボットアームを用いて製作物の三次形状の測定を行う従来技術として、下記特許文献1がある。
Conventionally, a shape measurement inspection for inspecting whether a product manufactured using an NC (Numerally Controlled) machine tool (for example, a foamed polystyrene mold as a mold of a full mold casting method) is manufactured as designed is complicated. It was common for human resources with experience and knowledge to read simple drawings manually.
However, in recent years, various systems for performing a three-dimensional shape measurement inspection using a computer have been developed due to remarkable progress in industrial technology.
In a system that performs a three-dimensional shape measurement inspection using such a computer, a three-dimensional shape measurement of a product is generally performed by attaching a camera or a scanner to the tip of a robot arm.
As a conventional technique for measuring the tertiary shape of a product using the robot arm, there is Patent Document 1 below.
上記特許文献1は、三次元位置計測方法に関する発明で、二つの画像の対応点を容易に見出し、対象物の特徴点の三次元位置の計測を安定に行い得ることができるというメリットがある。
しかしながらロボットアームを用いて製作物の三次形状の測定を行う従来技術においては、ロボットアームを動作させるためのロボットアーム用動作プログラムを別途一から作成するものが一般的であったことから、手間とコストとがかかり、コンピュータを用いて三次元形状測定検査を行うシステムの効率化と省コスト化とを実現することができないという問題があった。
Patent Document 1 is an invention related to a three-dimensional position measurement method, and has an advantage that a corresponding point between two images can be easily found and the three-dimensional position of a feature point of an object can be stably measured.
However, in the conventional technology that measures the tertiary shape of a product using a robot arm, it is common to create a separate robot arm operation program for operating the robot arm from the beginning. There is a problem that it is expensive, and it is impossible to realize efficiency and cost saving of a system for performing a three-dimensional shape measurement inspection using a computer.
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、NC工作機械で製作した製作物の三次元形状の測定検査を行う三次元形状測定検査システム及び三次元形状測定検査方法において、システムの効率化と省コスト化とを実現できる三次元形状測定検査システム及び三次元形状測定検査方法の提供を課題とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in the three-dimensional shape measurement and inspection system and the three-dimensional shape measurement and inspection method for measuring and inspecting the three-dimensional shape of a product manufactured by an NC machine tool, It is an object to provide a three-dimensional shape measurement and inspection system and a three-dimensional shape measurement and inspection method capable of realizing cost saving.
上記課題を達成するため、本発明の三次元形状測定検査システムは、被測定物の三次元形状を測定する非接触三次元形状測定手段と、該非接触三次元形状測定手段の測定位置を変位させるロボットアームと、前記非接触三次元形状測定手段によって測定された測定データと前記被測定物の三次元設計データとの比較検証を行うデータ比較検証用ソフトウェアと、該データ比較検証用ソフトウェア、前記非接触三次元形状測定手段、前記ロボットアームをそれぞれ動作させるための動作プログラムを実行するコンピュータとを備え、NC工作機械で製作した製作物の三次元形状の測定検査を行う三次元形状測定検査システムであって、前記コンピュータは、前記製作物の三次元設計データと、前記非接触三次元形状測定手段を動作させる非接触三次元形状測定手段動作プログラムと、前記データ比較検証用ソフトウェアを動作させるデータ比較検証用ソフトウェア動作プログラムとに加えて、前記NC工作機械を動作させるためのNC工作機械動作プログラムを記憶部に記憶させてあると共に、前記ロボットアームを動作させるロボットアーム動作プログラムとして、前記NC工作機械動作プログラムを用いて前記ロボットアームを動作させることを第1の特徴としている。
また本発明の三次元形状測定検査システムは、上記第1の特徴に加えて、製作物は、フルモールド鋳造法の鋳型となる発泡スチロール型であることを第2の特徴としている。
また本発明の三次元形状測定検査システムは、上記第1又は第2の特徴に加えて、三次元設計データは、三次元CADデータと、三次元CGデータとの少なくとも一方であることを第3の特徴としている。
また本発明の三次元形状測定検査方法は、被測定物の三次元形状を非接触三次元形状測定機で測定する非接触三次元形状測定ステップと、ロボットアームを動作させて前記非接触三次元形状測定機の測定位置を変位させる非接触三次元形状測定機変位ステップと、前記非接触三次元形状測定機によって測定された測定データと前記被測定物の三次元設計データとの比較検証を行うデータ比較検証ステップとを備え、NC工作機械で製作した製作物の形状をコンピュータで測定検査する三次元形状測定検査方法であって、前記非接触三次元形状測定ステップと、非接触三次元形状測定機変位ステップと、データ比較検証ステップとの各ステップは、前記コンピュータに備える各ステップを実施するための動作プログラムによって実行されると共に、前記非接触三次元形状測定機変位ステップを実施するための動作プログラムとして、前記NC工作機械を動作させるNC工作機械動作プログラムを用いることを第4の特徴としている。
To achieve the above object, a three-dimensional shape measurement / inspection system according to the present invention includes a non-contact three-dimensional shape measurement unit that measures a three-dimensional shape of an object to be measured, and a displacement of a measurement position of the non-contact three-dimensional shape measurement unit. A robot arm, data comparison verification software for comparing and verifying the measurement data measured by the non-contact three-dimensional shape measuring means and the three-dimensional design data of the object to be measured; the data comparison verification software; A three-dimensional shape measurement / inspection system for measuring and inspecting a three-dimensional shape of a product manufactured by an NC machine tool, comprising a contact three-dimensional shape measuring means and a computer for executing an operation program for operating the robot arm. The computer is configured to operate the non-contact three-dimensional shape measuring means and the non-contact three-dimensional shape measurement data of the product. In addition to the dimension shape measuring means operation program and the data comparison verification software operation program for operating the data comparison verification software, an NC machine tool operation program for operating the NC machine tool is stored in the storage unit. In addition, as a robot arm operation program for operating the robot arm, the first feature is to operate the robot arm using the NC machine tool operation program.
In addition to the first feature described above, the three-dimensional shape measurement / inspection system of the present invention has a second feature that the product is a foamed polystyrene type used as a mold for the full mold casting method.
In the 3D shape measurement / inspection system according to the present invention, in addition to the first or second feature, the 3D design data may be at least one of 3D CAD data and 3D CG data. It has the characteristics of
The three-dimensional shape measurement / inspection method of the present invention includes a non-contact three-dimensional shape measuring step for measuring a three-dimensional shape of an object to be measured with a non-contact three-dimensional shape measuring machine, and a non-contact three-dimensional shape by operating a robot arm. A non-contact 3D shape measuring machine displacement step for displacing the measurement position of the shape measuring machine, and comparison verification between the measurement data measured by the non-contact 3D shape measuring machine and the 3D design data of the object to be measured A three-dimensional shape measurement / inspection method comprising: a data comparison / verification step, wherein a shape of a product manufactured by an NC machine tool is measured and inspected by a computer, the non-contact three-dimensional shape measurement step; and the non-contact three-dimensional shape measurement Each step of the machine displacement step and the data comparison verification step is executed when executed by an operation program for executing each step included in the computer. , As an operation program for executing the non-contact three-dimensional shape measuring machine displacement step, and the fourth comprises using the NC machine tool operation program for operating the NC machine tool.
上記第1の特徴による三次元形状測定検査システムによれば、被測定物の三次元形状を測定する非接触三次元形状測定手段と、該非接触三次元形状測定手段の測定位置を変位させるロボットアームと、前記非接触三次元形状測定手段によって測定された測定データと前記被測定物の三次元設計データとの比較検証を行うデータ比較検証用ソフトウェアと、該データ比較検証用ソフトウェア、前記非接触三次元形状測定手段、前記ロボットアームをそれぞれ動作させるための動作プログラムを実行するコンピュータとを備え、NC工作機械で製作した製作物の三次元形状の測定検査を行う三次元形状測定検査システムであって、前記コンピュータは、前記製作物の三次元設計データと、前記非接触三次元形状測定手段を動作させる非接触三次元形状測定手段動作プログラムと、前記データ比較検証用ソフトウェアを動作させるデータ比較検証用ソフトウェア動作プログラムとに加えて、前記NC工作機械を動作させるためのNC工作機械動作プログラムを記憶部に記憶させてあると共に、前記ロボットアームを動作させるロボットアーム動作プログラムとして、前記NC工作機械動作プログラムを用いて前記ロボットアームを動作させることから、ロボットアームを動作させるための動作プログラムを別途一から作成する必要がない。よってロボットアームのロボット教示にかかる工数が不要となることで、システムの効率化と省コスト化とを実現することができる。また非接触三次元形状測定手段によって測定された測定データと三次元設計データとの比較検証を行って三次元形状の測定検査を行う構成とすることで、製作物の形状の部分的な検査に加えて、全面検査を効率的に行うことができる。よって高精度の形状測定検査が可能なシステムとすることができる。 According to the three-dimensional shape measurement and inspection system according to the first feature, the non-contact three-dimensional shape measuring means for measuring the three-dimensional shape of the object to be measured, and the robot arm for displacing the measurement position of the non-contact three-dimensional shape measuring means Data comparison verification software for comparing and verifying the measurement data measured by the non-contact three-dimensional shape measuring means and the three-dimensional design data of the object to be measured, the data comparison verification software, the non-contact tertiary A three-dimensional shape measurement / inspection system for measuring and inspecting a three-dimensional shape of a product manufactured by an NC machine tool, comprising original shape measuring means and a computer for executing an operation program for operating the robot arm. The computer is configured to operate the non-contact three-dimensional shape measuring means and the non-contact three-dimensional shape measurement data of the product. In addition to the state measuring means operation program and the data comparison verification software operation program for operating the data comparison verification software, an NC machine tool operation program for operating the NC machine tool is stored in the storage unit. In addition, since the robot arm is operated using the NC machine tool operation program as a robot arm operation program for operating the robot arm, there is no need to separately create an operation program for operating the robot arm. . Therefore, since the man-hour required for robot teaching of the robot arm is not required, it is possible to realize system efficiency and cost saving. In addition, by comparing and verifying the measurement data measured by the non-contact three-dimensional shape measuring means and the three-dimensional design data, it is configured to perform the three-dimensional shape measurement inspection, thereby enabling partial inspection of the shape of the product. In addition, the entire surface inspection can be performed efficiently. Therefore, a system capable of highly accurate shape measurement inspection can be provided.
また上記第2の特徴による三次元形状測定検査システムによれば、上記第1の特徴による作用効果に加えて、製作物は、フルモールド鋳造法の鋳型となる発泡スチロール型であることから、従来の手作業による形状測定検査に比べて、形状測定検査に要する時間の短縮化を効果的に実現することができる。 Further, according to the three-dimensional shape measurement and inspection system according to the second feature, in addition to the function and effect of the first feature, the product is a foamed polystyrene type used as a mold for the full mold casting method. The time required for the shape measurement inspection can be shortened more effectively than the manual shape measurement inspection.
また上記第3の特徴による三次元形状測定検査システムによれば、上記第1又は第2の特徴による作用効果に加えて、三次元設計データは、三次元CADデータと、三次元CGデータとの少なくとも一方であることから、各種製作物の三次元形状の測定検査に対応可能なシステムとすることができる。 Further, according to the three-dimensional shape measurement and inspection system according to the third feature, in addition to the operational effects of the first or second feature, the three-dimensional design data includes three-dimensional CAD data and three-dimensional CG data. Since it is at least one, it can be set as the system which can respond to the measurement inspection of the three-dimensional shape of various products.
また上記第4の特徴による三次元形状測定検査方法によれば、被測定物の三次元形状を非接触三次元形状測定機で測定する非接触三次元形状測定ステップと、ロボットアームを動作させて前記非接触三次元形状測定機の測定位置を変位させる非接触三次元形状測定機変位ステップと、前記非接触三次元形状測定機によって測定された測定データと前記被測定物の三次元設計データとの比較検証を行うデータ比較検証ステップとを備え、NC工作機械で製作した製作物の形状をコンピュータで測定検査する三次元形状測定検査方法であって、前記非接触三次元形状測定ステップと、非接触三次元形状測定機変位ステップと、データ比較検証ステップとの各ステップは、前記コンピュータに備える各ステップを実施するための動作プログラムによって実行されると共に、前記非接触三次元形状測定機変位ステップを実施するための動作プログラムとして、前記NC工作機械を動作させるNC工作機械動作プログラムを用いることから、ロボットアームを動作させるための動作プログラムを別途一から作成する必要がない。よってロボットアームのロボット教示にかかる工数が不要となることで、三次元形状測定検査方法の効率化と省コスト化とを実現することができる。また非接触三次元形状測定機によって測定された測定データと三次元設計データとの比較検証を行って三次元形状の測定検査を行う構成とすることで、製作物の形状の部分的な検査に加えて、全面検査を効率的に行うことができる。よって高精度の形状測定検査が可能な三次元形状測定検査方法とすることができる。 According to the three-dimensional shape measurement and inspection method according to the fourth feature, a non-contact three-dimensional shape measuring step for measuring the three-dimensional shape of the object to be measured with a non-contact three-dimensional shape measuring machine, and operating the robot arm. A non-contact three-dimensional shape measuring machine displacement step for displacing a measurement position of the non-contact three-dimensional shape measuring machine; measurement data measured by the non-contact three-dimensional shape measuring machine; and three-dimensional design data of the object to be measured; A three-dimensional shape measurement / inspection method for measuring and inspecting the shape of a product manufactured by an NC machine tool with a computer, the non-contact three-dimensional shape measurement step, Each step of the contact three-dimensional shape measuring machine displacement step and the data comparison verification step is performed by an operation program for executing each step included in the computer. Since the NC machine tool operation program for operating the NC machine tool is used as the operation program for executing the non-contact three-dimensional shape measuring machine displacement step, the operation for operating the robot arm is performed. There is no need to create a separate program from scratch. Therefore, since the man-hour required for robot teaching of the robot arm is not required, the efficiency and cost saving of the three-dimensional shape measurement and inspection method can be realized. In addition, by comparing and verifying the measurement data measured by the non-contact three-dimensional shape measuring machine and the three-dimensional design data, the measurement inspection of the three-dimensional shape is performed, so that the shape of the product can be partially inspected. In addition, the entire surface inspection can be performed efficiently. Therefore, a three-dimensional shape measurement / inspection method capable of highly accurate shape measurement / inspection can be obtained.
以下、各図面を参照して、本発明の実施形態に係る三次元形状測定検査システム及び三次元形状測定検査方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は特許請求の範囲に記載の本発明を限定するものではない。 Hereinafter, a three-dimensional shape measurement inspection system and a three-dimensional shape measurement inspection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings to provide an understanding of the present invention. However, the following description does not limit the present invention described in the claims.
まず図1、図2を参照して、本発明の実施形態に係る三次元形状測定検査システム1は、NC工作機械で製作した製作物の三次元形状の測定検査をコンピュータで行うシステムである。
この三次元形状測定検査システム1は、測定ユニット10と、ロボットアーム20と、コンピュータ30と、被測定物40を載置させる載置台50とから構成される。
なお本実施形態においては、NC工作機械で製作した製作物として、フルモールド鋳造法の鋳型となる発泡スチロール型を用いる構成とすると共に、発泡スチロール型は三次元CAD(3Dimensional Computer Aided Design)で設計されたものとして以下の説明を行うものとする。
First, referring to FIG. 1 and FIG. 2, a three-dimensional shape measurement / inspection system 1 according to an embodiment of the present invention is a system that performs a three-dimensional shape measurement / inspection of a product manufactured by an NC machine tool by a computer.
The three-dimensional shape measurement / inspection system 1 includes a
In the present embodiment, a foamed polystyrene mold used as a mold for a full mold casting method is used as a product produced by an NC machine tool, and the foamed polystyrene mold is designed with a three-dimensional CAD (3Dimensional Computer Aided Design). The following description shall be given.
前記測定ユニット10は、非接触式の三次元計測ユニットであり、本発明の非接触三次元形状測定手段を構成するものである。より具体的には、光切断法を用いた画像式の三次元計測ユニットである。本実施形態においては、測定ユニット10として三次元スキャナを用いる構成としてある。光切断法は、照射レーザ光の撮影画像に基づいて、三角測量の原理を用いて撮影画像内の各点の三次元位置のデータを求める手法である。
この測定ユニット10は、図2に示すように、計測用カメラ11と、レーザ光照射部12と、位置算出部13とから構成される。
なお、この測定ユニット10は、コンピュータ30に備える非接触三次元形状測定手段動作プログラムによって動作が制御される。
The
As shown in FIG. 2, the
The operation of the
前記計測用カメラ11は、いわゆるCCD(Charge Coupled Device)カメラであり、レーザ光照射部12から被測定物40に対して照射されて、反射された反射光を受光し、レーザ光が照射された状態の被測定物40の画像を撮影するためのものである。
The
前記レーザ光照射部12は、スリット状のレーザ光を被測定物40に対して照射するためのものである。
The laser
前記位置算出部13は、三角測量の原理を用いて被写体との距離を画面内の各位置において算出するためのものである。この位置算出部13によって、被測定物40の表面の三次元座標値(三次元形状)が算出される。そして算出された三次元座標値は、コンピュータ30に送信される。
なお、位置算出部13で算出される三次元座標値はカメラ座標系で表現された値である。ここで「カメラ座標系」とは、カメラが持つ座標系であり、画像中心を原点として、右方向がX軸のプラス方向、下方向がY軸のプラス方向、カメラの正面向きがZ軸のプラス方向となるもののことを意味するものである。
The
Note that the three-dimensional coordinate value calculated by the
前記ロボットアーム20は、コンピュータ30と通信可能に接続されると共に、測定ユニット10を把持して、測定ユニット10の測定位置を変位させるためのものである。
このロボットアーム20は、把持部21と、移動機構21とから構成される。
The
The
前記把持部21は、測定ユニット10を把持するためのものである。この把持部21は、測定ユニット10を把持できる構造を備えるものであれば、如何なる構成であってもよい。
The
前記移動機構21は、計測ユニット10の位置を三次元空間内の所定範囲の任意の位置に変位させるためのものである。具体的には、沿直方向、水平方向、回転方向に駆動可能な複数の関節を備えており、これらの関節を駆動させることで、計測ユニット10の位置を所望の位置に変位させることが可能となる。
なお、このロボットアーム20は、コンピュータ30に備えるロボットアーム動作プログラムによって動作が制御される。加えて本発明においては、後に詳細に説明するように、ロボットアーム動作プログラムとして、NC工作機械動作プログラムを用いる構成としてある。
The moving
The operation of the
前記コンピュータ30は、三次元形状測定検査システム1の各種動作の制御や各種データの記憶、各種データや各種コマンドの送受信等を行うためのものである。
このコンピュータ30は、図2に示すように、制御部31と、記憶部32と、通信部33と、表示部34と、操作部35と、座標変換部36と、測定検査部37とから構成される。
The
As shown in FIG. 2, the
前記制御部31は、CPU(Central Processing Unit)からなり、本システムの制御や各種動作を実行させるためのものである。
本実施形態においては、図1に示すように、制御部31としてハードディスク31aを備える構成としてある。
The
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
前記記憶部32は、ROM(Read Only Memory)とRAM(Random Access Memory)を含み、本システムの制御や各種動作の実行に必要なソフトウェアやプログラム、各種データを記憶するためのものである。
本実施形態においては、図2に示すように、発泡スチロール型の三次元設計データである三次元CADデータを格納する三次元設計データ用データベース32aと、測定ユニット10を動作させるための測定ユニット動作プログラム等を格納する測定ユニット用ソフトウェア32bと、ロボットアーム20を動作させるためのロボットアーム動作プログラム等を格納するロボットアーム用ソフトウェア32cと、測定ユニット10によって測定された測定データと三次元CADデータとの比較検証を行うためのデータ比較検証プログラム等を格納するデータ比較検証用ソフトウェア32dと、NC工作機械を動作させるためのNC工作機械動作プログラム等を格納するNC工作機械用ソフトウェア32eと、載置台50を動作させるための載置台動作プログラム等を格納する載置台用ソフトウェア32fとを記憶部32に備える構成としてある。
つまり本実施形態においては、1台のコンピュータ30で、測定ユニット10と、ロボットアーム20と、データ比較検証用ソフトウェア32dと、NC工作機械(図示していない)とを制御する構成としてある。
なお図示していないが、記憶部32は、既述したデータやソフトウェア以外にも、通常のコンピュータが備える各種ソフトウェア(各種プログラムを含む)や各種データを備えている。
The
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a 3D design data database 32a for storing 3D CAD data, which is a 3D design data of a polystyrene foam type, and a measurement unit operation program for operating the
That is, in the present embodiment, the
Although not shown, the
前記通信部33は、測定ユニット10、ロボットアーム20、載置台50との間や、図示していない他の電気通信機器との間で各種データの送受信や各種処理コマンドの送信を行うためのものである。
The
前記表示部34は、主として、コンピュータ30で入出力を行う各種データや、他の電子通信機器との間で送受信する各種データを表示するためのもので、LCD(Liquid Crystal Display)等からなる図1に示すディスプレイ34aと、これを駆動するためのディスプレイ駆動回路を備える。このディスプレイ駆動回路は、コンピュータ30が受信した信号データに基づいてディスプレイ34aを駆動する。これによってディスプレイ34aに画像データや文字データ等の各種情報が表示される。
なお、表示されるデータは画像データ、文字データ、音声データ、動画データ等、如何なる形式のデータであってもよい。
The
The data to be displayed may be data in any format such as image data, character data, audio data, moving image data.
前記操作部35は、コンピュータ30の各種操作や各種指示を行うためのもので、本実施形態においては、図1に示すように、操作部35としてキーボード35aを備える構成としてある。このキーボード35aを介してテキストデータの入力や各種操作と各種指示とが行われる。
なお、操作部35としては、キーボード35aに限るものではなく、マウスやタッチパネル等、通常のコンピュータが操作部として備えるものであれば、如何なるものを用いてもよい。
The
Note that the
前記座標変換部36は、測定ユニット10の位置算出部13によって算出された計測対象物(被測定物)の三次元座標値と、カメラ座標系及びベース座標系相互間の関係とに基づいて、計測対象物のベース座標系における三次元座標位置を算出するためのものである。
なお、ここで「ベース座標系」とは、空間内に固定された基準となる座標系を意味するものである。
測定ユニット10により複数の位置及び姿勢で撮影されて取得されたカメラ座標系による三次元座標値を、座標変換部36でそれぞれベース座標系に変換することによって、これら三次元座標値を統一的に扱うことが可能になる。
The coordinate
Here, the “base coordinate system” means a reference coordinate system fixed in space.
By converting the three-dimensional coordinate values obtained by the camera coordinate system captured by the
前記測定検査部37は、測定ユニット10及び座標変換部36によって取得された被測定物40に関する測定データ(三次元データ)と、被測定物40の三次元CADデータ(三次元設計データ)との比較検証を行うためのものである。
この測定検査部37による比較検証は、記憶部32に格納されているデータ比較検証用ソフトウェア32dによって制御される。
なお本実施形態においては、このデータ比較検証用ソフトウェア32dは、被測定物40の一部分の形状の比較検証と、被測定物40の全体形状の比較検証との何れにも対応可能な動作プログラムを備えている。
The
The comparison verification by the
In this embodiment, the data comparison /
前記載置台50は、コンピュータ30と通信可能に接続されると共に、被測定物40を載置させて、任意の方向に回転させるための台である。詳しくは図示していないが、本実施形態においては、載置台50の骨格をなす基台51と、回転台52とから構成される、いわゆるターンテーブルを用いる構成としてある。
なお、この回転台52は、既述した載置台用ソフトウェア32fによって、回転角度や回転スピードが制御される。また回転台52は、産業用ターンテーブルの回転台が通常備える各種構造、機構を備えるものである。
更に本実施形態においては、回転台52の回転角度や回転スピードがロボットアーム20の動きに同調するように、載置台用ソフトウェア32fが、ロボットアーム動作プログラムとしてのNC工作機械動作プログラムを解析し、回転台52の回転角度や回転スピードを演算して回転台52の動作を制御する構成としてある。
The mounting table 50 is connected to the
Note that the rotation angle and the rotation speed of the
Further, in the present embodiment, the mounting table software 32f analyzes the NC machine tool operation program as the robot arm operation program so that the rotation angle and rotation speed of the rotation table 52 are synchronized with the movement of the
次に図3を参照して、三次元形状測定検査システム1で三次元形状の測定検査が実施される発泡スチロール型の製作工程をまず説明する。 Next, with reference to FIG. 3, the manufacturing process of the polystyrene foam type | mold in which the measurement inspection of a three-dimensional shape is implemented by the three-dimensional shape measurement inspection system 1 is demonstrated first.
まず三次元CADを用いて、発泡スチロール型の三次元設計データ(三次元CADデータ)を作成する(ステップS1)。
そして作成した三次元設計データを、NC工作機械で読み取り可能なNC工作機械動作プログラム(いわゆるNCデータ)に変換する(ステップS2)。具体的には、三次元CADに付随する三次元CAM(Computer Aided Manufacturing)によって、三次元CADで作成した三次元設計データを、NC工作機械を自動操作するための自動操作プログラム(いわゆるCL(Cutter Location)データ)に変換し、更に自動操作プログラムをNC工作機械が読み取り可能なNCデータに変換する。
First, using a three-dimensional CAD, polystyrene foam type three-dimensional design data (three-dimensional CAD data) is created (step S1).
The created three-dimensional design data is converted into an NC machine tool operation program (so-called NC data) that can be read by the NC machine tool (step S2). Specifically, an automatic operation program (so-called CL (Cutter)) for automatically operating an NC machine tool on 3D design data created by 3D CAD by 3D CAM (Computer Aided Manufacturing) associated with 3D CAD. Location) data), and further, the automatic operation program is converted into NC data that can be read by the NC machine tool.
その後、NC工作機械を用いて発泡スチロール型の基になる複数の発泡スチロールのパーツの製作を行う(ステップS3)。
製作された複数の発泡スチロールのパーツを人手で組み合わせる。これによって発泡スチロール型が完成する(ステップS4)。
Thereafter, a plurality of polystyrene parts to be the basis of the polystyrene foam type are manufactured using an NC machine tool (step S3).
Manually combine the parts of the produced polystyrene foam. This completes the expanded polystyrene mold (step S4).
次に図4を参照して、発泡スチロール型の三次元形状を測定検査する三次元形状測定検査システム1及び三次元形状測定検査方法の動作の流れを説明する。 Next, with reference to FIG. 4, the flow of operation of the three-dimensional shape measurement / inspection system 1 and the three-dimensional shape measurement / inspection method for measuring and inspecting the three-dimensional shape of the polystyrene foam type will be described.
まず測定ユニット10とロボットアーム20とを用いて、被測定物(発泡スチロール型)40の三次元形状を測定する(ステップS5)。具体的には、ロボットアーム20を駆動し、測定ユニット10で被測定物40を撮影して三次元形状を測定する。このステップS5が、本発明の三次元形状測定方法の非接触三次元形状測定ステップと非接触三次元形状測定機変位ステップを構成する。なお本実施形態においては、この非接触三次元形状測定機変位ステップを実施するための動作プログラムとして、NC工作機を動作させるためのNC工作機械動作プログラムを用いる構成としてある。
具体的には、被測定物である発泡スチロール型を構成する各パーツについて、三次元形状を測定する各パーツに合わせて、そのパーツをNC工作機械で製作する際に用いたNC工作機械動作プログラムを用いて、ロボットアーム20を動作させる構成としてある。
First, using the measuring
Specifically, the NC machine tool operation program used when manufacturing the parts on the NC machine tool according to each part for measuring the three-dimensional shape of each part constituting the polystyrene foam type to be measured. In this configuration, the
次に測定ユニット10の位置算出部13によって三次元形状データが作成され、コンピュータ30の座標変換部36に送信され、計測対象物のベース座標系における三次元座標位置が算出されて、記憶部32に記憶される(ステップS6)。
Next, three-dimensional shape data is created by the
その後、作成された被測定物40の三次元形状データ(三次元座標位置データ)と、記憶部32に記憶されている被測定物40の三次元CADデータ(三次元設計データ)との比較検証が行われる(ステップS7)。このステップS7が、本発明の三次元形状測定検査方法のデータ比較検証ステップを構成する。
Thereafter, comparison verification between the created three-dimensional shape data (three-dimensional coordinate position data) of the measured
そして測定検査部37による比較検証の結果が表示部34に表示される(ステップ8)。
より具体的には、例えば測定された被測定物40の三次元形状データの値と三次元設計データ(三次元CADデータ)の値との差を数値表示するような構成とすることができる。また例えば測定された被測定物40の三次元形状データの値と三次元設計データの値との誤差をパーセンテージで表示するような構成とすることもできるし、測定された被測定物40の三次元形状データの値が、予め登録してある公差値の範囲内にある場合は合格表示を行い、それ以外の場合は不合格表示を行う構成とすることもできる。つまり測定検査部37による比較検証の結果の出力形態は、如何なる形態であってもよい。
And the result of the comparison verification by the
More specifically, for example, the difference between the measured value of the three-dimensional shape data of the measured
以上により、三次元形状測定検査が終了する。 Thus, the three-dimensional shape measurement inspection is completed.
このような構成からなる本発明の三次元形状測定検査システム及び三次元形状測定検査方法は、以下の効果を奏する。 The three-dimensional shape measurement / inspection system and the three-dimensional shape measurement / inspection method of the present invention having such a configuration have the following effects.
被測定物40の三次元形状を測定するための測定ユニット10を変位させるためのロボットアーム20を動作させる動作プログラムとして、NC工作機械動作プログラムを用いる構成とすることで、ロボットアーム20を動作させるための動作プログラムを別途一から作成する必要がない。よってロボットアーム20のロボット教示にかかる工数が不要となることで、三次元形状測定検査システム1及び三次元形状測定検査方法の効率化と省コスト化とを実現することができる。
By configuring the NC machine tool operation program as an operation program for operating the
また測定ユニット10によって測定された被測定物40の測定データ(三次元形状データ)と三次元CADデータ(三次元設計データ)との比較検証を行って被測定物40の測定検査を行う構成とすることで、被測定物40の形状の部分的な検査に加えて、全面検査を効率的に行うことができる。よって高精度の形状測定検査が可能な三次元形状測定検査システム1及び三次元形状測定検査方法とすることができる。
Also, a configuration for performing a measurement inspection of the
また被測定物40となる製作物として、フルモールド鋳造法の鋳型となる発泡スチロール型を用いる構成とすることで、従来の熟練した人手による形状測定検査に比べて、形状測定検査に要する時間の短縮化を効果的に実現することができる。よって一段と効率的で省コスト化が可能であると共に、高精度な三次元形状測定検査を実現することができる。 In addition, by using a foamed polystyrene mold as a mold for the full mold casting method as a product to be measured 40, the time required for the shape measurement inspection is shortened compared to the conventional shape measurement inspection by a skilled person. Can be realized effectively. Therefore, it is possible to achieve further efficient and cost-saving and realize a highly accurate three-dimensional shape measurement inspection.
また回転台52の動作がロボットアーム20の動きに同調するように、載置台用ソフトウェア32fがロボットアーム動作プログラムとしてのNC工作機械動作プログラムを解析して回転台52の回転角度や回転スピードを演算し、回転台52の動作を制御する構成とすることで、一段と効率的に測定ユニット10で被測定物40の三次元形状の測定を行うことができる。よって一段と効率的な三次元形状測定検査システム1及び三次元形状測定検査方法とすることができる。
Further, in order to synchronize the operation of the
また1台のコンピュータ30で、測定ユニット10と、ロボットアーム20と、データ比較検証用ソフトウェア32dと、NC工作機械(図示しない)とを制御する構成とすることで、システムや工程の集中管理が可能となり、一段と省コスト化と小規模化とが実現可能な三次元形状測定検査システム1及び三次元形状測定検査方法とすることができる。
In addition, centralized management of systems and processes can be achieved by controlling the
なお本実施形態においては、被測定物40を制作するための三次元設計データとして、三次元CADデータを用いる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。例えば三次元CADデータに替えて三次元CG(Computer Graphics)データを用いる構成としてもよい。また三次元CADデータと三次元CGデータとを混在させて用いるような構成としてもよい。このような構成とすることで、測定検査の対象となる製作物の範囲を効果的に拡張することが可能となり、様々な製作物に対応可能な三次元形状測定検査システム及び三次元形状測定検査方法とすることができる。 In the present embodiment, the three-dimensional CAD data is used as the three-dimensional design data for producing the device to be measured 40. However, the present invention is not necessarily limited to such a configuration. For example, three-dimensional CG (Computer Graphics) data may be used instead of the three-dimensional CAD data. Moreover, it is good also as a structure which mixes and uses 3D CAD data and 3D CG data. With such a configuration, it is possible to effectively extend the range of products to be measured and inspected, and a 3D shape measurement and inspection system and a 3D shape measurement and inspection system that can handle various products. It can be a method.
また本実施形態においては、被測定物40としてフルモールド鋳造法の鋳型となる発泡スチロール型を用いる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、NC工作機械で製作する製作物であれば如何なるものを用いてもよい。例えば被測定物40として、NC工作機械で製作する各種金属加工製品を用いる構成とすることができる。このような構成とすることで、金属加工製品の三次元形状測定検査において、効率化、省コスト化及び高精度化を効果的に実現することができる。 Further, in this embodiment, a foamed polystyrene mold that is a mold for the full mold casting method is used as the object to be measured 40. Any one may be used. For example, as the object to be measured 40, various metal processed products manufactured by an NC machine tool can be used. By adopting such a configuration, efficiency, cost saving, and high accuracy can be effectively realized in the three-dimensional shape measurement inspection of the metal processed product.
本発明によれば、NC工作機械で製作した製作物の三次元形状測定検査システム及び三次元形状検査方法において、効率化と省コスト化とを実現できることから、三次元形状測定検査システム、三次元形状測定検査方法の分野における産業上の利用性が高い。 According to the present invention, in the three-dimensional shape measurement and inspection system and the three-dimensional shape inspection method of the product manufactured by the NC machine tool, it is possible to realize efficiency and cost saving. Industrial applicability is high in the field of shape measurement inspection methods.
1 三次元形状測定検査システム
10 測定ユニット
11 計測用カメラ
12 レーザ光照射部
13 位置算出部
20 ロボットアーム
21 把持部
22 移動機構
30 コンピュータ
31 制御部
32 記憶部
32a 三次元設計データ用データベース
32b 測定ユニット用ソフトウェア
32c ロボットアーム用ソフトウェア
32d データ比較検証用ソフトウェア
32e NC工作機械用ソフトウェア
32f 載置台用ソフトウェア
33 通信部
34 表示部
35 操作部
36 座標変換部
37 測定検査部
40 被測定物
50 載置台
51 基台
52 回転台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D shape
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