JP2019175327A - Drawing data creation system, drawing data creation method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、図面データ生成システム、図面データ生成方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a drawing data generation system, a drawing data generation method, and a program.
手元に希少な物品や部品は存在するが、この物品や部品を新たに製造するための図面が製造元でも消失している場合がある。また、貴重な文化財である造形品を後世に残すために、図面を作成したいという要求もある。 Although there are rare articles and parts at hand, there are cases in which the drawings for newly manufacturing the articles and parts have also disappeared at the manufacturer. In addition, there is a demand to create a drawing in order to leave a shaped article that is a precious cultural property for future generations.
上記の要求に対して、物品や部品、造形物等の３次元データを測定する方法が知られている。また、Ｘ線ＣＴ装置を用いて、ＣＡＤデータを生成する技術も提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。 In response to the above requirements, methods for measuring three-dimensional data of articles, parts, and shaped objects are known. A technique for generating CAD data using an X-ray CT apparatus has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、３次元データをそのままＣＡＤデータに変換しても所望の図面データが得られないという問題がある。また、特許文献１に記載の技術では、ＣＡＤデータを得られるものの、物品製作や部品加工（ＮＣ加工等）に用いることのできる図面として、そのまま使えるものではなく、また、相当のコストがかかるという問題もある。 However, there is a problem that desired drawing data cannot be obtained even if the three-dimensional data is directly converted into CAD data. Further, although the technology described in Patent Document 1 can obtain CAD data, it cannot be used as it is as a drawing that can be used for article production or parts processing (NC processing, etc.), and requires a considerable cost. There is also a problem.
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで、効率的に精度の高い図面データを生成する図面データ生成システム、図面データ生成方法およびプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a drawing data generation system, a drawing data generation method, and a program that efficiently generate highly accurate drawing data at low cost. And
形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、物品に対して非接触の状態で、前記物品の全体の３次元データを取得する３次元スキャナーと、前記物品に対して接触した状態で、前記物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する３次元測定機と、前記３次元スキャナーにより取得された前記物品の３次元データと、前記３次元測定機により取得された前記物品の３次元データとに基づいて、前記物品の図面データを生成する図面データ生成装置と、を備えたことを特徴とする図面データ生成システムを提案している。 Form 1: One or more embodiments of the present invention are a non-contact state with respect to an article, a three-dimensional scanner that acquires the entire three-dimensional data of the article, and a state in contact with the article , A three-dimensional measuring machine that measures three-dimensional data of at least a predetermined shape portion of the article, three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner, and the article obtained by the three-dimensional measuring machine. There is proposed a drawing data generation system comprising a drawing data generation device that generates drawing data of the article based on three-dimensional data.
形態２；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記３次元測定機は、前記所定の形状部位の少なくとも３点に測定子を接触させることにより、前記所定の形状部位の３次元データを取得する図面データ生成システムを提案している。 Mode 2; In one or more embodiments of the present invention, the three-dimensional measuring machine causes the three-dimensional data of the predetermined shape portion to be obtained by bringing a probe into contact with at least three points of the predetermined shape portion. A drawing data generation system to acquire is proposed.
形態３；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記３次元スキャナーは、面情報として前記３次元データを出力し、前記３次元測定機は、線情報として前記３次元データを出力するとともに、前記３次元測定機は、前記所定の形状部位として、前記物品を構成する幾何学的形状部分および前記３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータを取得し、図面データ生成装置は、前記３次元スキャナーおよび前記３次元測定機から出力されるデータの３次元座標情報に基づいて、前記３次元スキャナーから出力されるデータと前記３次元測定機から出力されるデータとを合成して、前記物品の図面データを生成する図面データ生成システムを提案している。 Mode 3 In one or more embodiments of the present invention, the three-dimensional scanner outputs the three-dimensional data as surface information, and the three-dimensional measuring machine outputs the three-dimensional data as line information. The three-dimensional measuring machine acquires, as the predetermined shape part, data of a geometric shape part that constitutes the article and a part that cannot be acquired by the three-dimensional scanner, and a drawing data generation device includes: Based on the three-dimensional coordinate information of the data output from the three-dimensional scanner and the three-dimensional measuring machine, the data output from the three-dimensional scanner and the data output from the three-dimensional measuring machine are combined, A drawing data generation system for generating drawing data of articles is proposed.
形態４；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記図面データ生成装置は、前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データと前記３次元測定機から入力した前記３次元データとに対し、前記物品を構成する幾何学的形状部分および前記３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータを共通形状として特定する第１の共通形状特定部と、前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データのうち対応する３次元データを前記３次元測定機から入力した前記３次元データに置き換える第１のデータ置換部と、を備える図面データ生成システムを提案している。 Mode 4; In one or more embodiments of the present invention, the drawing data generation apparatus is configured to perform the processing on the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner and the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring machine. A first common shape specifying unit for specifying, as a common shape, data of a geometric shape part constituting the article and a portion where data cannot be acquired by the three-dimensional scanner; and the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner A drawing data generation system including a first data replacement unit that replaces the corresponding three-dimensional data with the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring machine.
形態５；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記図面データ生成装置は、前記第１のデータ置換部によるデータ置換後の３次元データを２次元データに変換するデータ変換部と、該データ変換部により変換された２次元データに対して、形状を指定する形状指定部と、該形状指定部により指定された形状ごとの前記２次元データに基づいて、寸法を算定する寸法算出部と、前記形状の機能種別に応じて、公差を決定する公差決定部と、前記データ変換部により変換された２次元データと、前記寸法算出部により算定された寸法データと、前記公差決定部により決定された公差データと、に基づいて、図面データを生成する図面データ生成部と、を備えた図面データ生成システムを提案している。 Mode 5: In one or more embodiments of the present invention, the drawing data generation device includes: a data conversion unit that converts the three-dimensional data after data replacement by the first data replacement unit into two-dimensional data; A shape designating unit for designating a shape for the two-dimensional data converted by the data conversion unit, and a size calculating unit for calculating a size based on the two-dimensional data for each shape designated by the shape designating unit, In accordance with the function type of the shape, a tolerance determination unit that determines tolerance, two-dimensional data converted by the data conversion unit, dimension data calculated by the dimension calculation unit, and determination by the tolerance determination unit A drawing data generation system including a drawing data generation unit that generates drawing data based on the tolerance data thus proposed is proposed.
形態６；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記物品の一部が微細形状からなる場合に、当該微細形状に関する形状データを取得する微細形状データ取得装置を備えた図面データ生成システムを提案している。 Mode 6: One or more embodiments of the present invention provide a drawing data generation system including a fine shape data acquisition device that acquires shape data relating to a fine shape when a part of the article has a fine shape. is suggesting.
形態７；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記微細形状データ取得装置は、撮像部と、データ変換部と、を備え、前記データ変換部は、前記撮像部が撮像した撮像データを変換して、面情報としての前記微細形状の３次元データを出力する図面データ生成システムを提案している。 Mode 7: In one or more embodiments of the present invention, the fine shape data acquisition device includes an imaging unit and a data conversion unit, and the data conversion unit captures imaging data captured by the imaging unit. A drawing data generation system that converts and outputs the three-dimensional data of the fine shape as surface information is proposed.
形態８；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記図面データ生成装置は、前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データと、前記３次元測定機から入力した前記３次元データあるいは、前記微細形状データ取得装置から入力した前記３次元データとに対し、前記物品を構成する幾何学的形状部分のデータ、前記３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータ、精度を要するデータ、前記物品の微細形状データを共通形状として特定する第２の共通形状特定部と、前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データのうち対応する３次元データを前記３次元測定機から入力した前記３次元データあるいは微細形状データ取得装置から入力した前記３次元データに置き換える第２のデータ置換部と、を備える図面データ生成システムを提案している。 Mode 8: In one or more embodiments of the present invention, the drawing data generation device is configured such that the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner and the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring machine With respect to the three-dimensional data input from the fine shape data acquisition device, the geometric shape portion data constituting the article, the data that cannot be obtained by the three-dimensional scanner, the data requiring accuracy, the article A second common shape specifying unit for specifying the fine shape data as a common shape, and the corresponding three-dimensional data among the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner. Alternatively, drawing data comprising: a second data replacement unit that replaces the three-dimensional data input from the fine shape data acquisition device. It has proposed a generating system.
形態９；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記図面データ生成装置は、前記第２のデータ置換部によるデータ置換後の３次元データを２次元データに変換するデータ変換部と、該データ変換部により変換された２次元データに対して、形状を指定する形状指定部と、該形状指定部により指定された形状ごとの前記２次元データに基づいて、寸法を算定する寸法算出部と、前記形状の機能種別に応じて、公差を決定する公差決定部と、前記データ変換部により変換された２次元データと、前記寸法算出部により算定された寸法データと、前記公差決定部により決定された公差データと、に基づいて、図面データを生成する図面データ生成部と、を備えた図面データ生成システムを提案している。 Mode 9: In one or more embodiments of the present invention, the drawing data generation device includes: a data conversion unit that converts the three-dimensional data after the data replacement by the second data replacement unit into two-dimensional data; A shape designating unit for designating the shape of the two-dimensional data converted by the data conversion unit, and a size calculating unit for calculating a size based on the two-dimensional data for each shape designated by the shape designating unit, In accordance with the function type of the shape, a tolerance determination unit that determines tolerance, two-dimensional data converted by the data conversion unit, dimension data calculated by the dimension calculation unit, and determination by the tolerance determination unit A drawing data generation system including a drawing data generation unit that generates drawing data based on the tolerance data thus proposed is proposed.
形態１０；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、３次元スキャナーと、３次元測定機と、図面データ生成装置とを備えた図面データ生成システムにおける図面データ生成方法であって、前記３次元スキャナーが、物品に対して非接触の状態で、前記物品の全体の３次元データを取得する第１の工程と、前記３次元測定機が、前記物品に対して接触した状態で、前記物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する第２の工程と、前記図面データ生成装置が、前記３次元スキャナーにより得された前記物品の３次元データと、前記３次元測定機により取得された前記物品の３次元データに基づいて、前記物品の図面データを生成する第３の工程と、を備えたことを特徴とする図面データ生成方法を提案している。 Mode 10: One or more embodiments of the present invention is a drawing data generation method in a drawing data generation system comprising a three-dimensional scanner, a three-dimensional measuring machine, and a drawing data generation apparatus, wherein the three-dimensional A first step in which the scanner acquires the entire three-dimensional data of the article in a non-contact state with respect to the article; and the three-dimensional measuring machine is in contact with the article, A second step of measuring at least three-dimensional data of a predetermined shape part, and the drawing data generation device is obtained by the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner and the three-dimensional measuring machine. And a third step of generating drawing data of the article based on the three-dimensional data of the article.
形態１１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、３次元スキャナーと、３次元測定機と、図面データ生成装置とを備えた図面データ生成システムにおける図面データ生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記３次元スキャナーが、物品に対して非接触の状態で、前記物品の全体の３次元データを取得する第１の工程と、前記３次元測定機が、前記物品に対して接触した状態で、前記物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する第２の工程と、前記図面データ生成装置が、前記３次元スキャナーにより得された前記物品の３次元データと、前記３次元測定機により取得された前記物品の３次元データに基づいて、前記物品の図面データを生成する第３の工程と、 をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。 Mode 11: One or more embodiments of the present invention are for causing a computer to execute a drawing data generation method in a drawing data generation system including a three-dimensional scanner, a three-dimensional measuring machine, and a drawing data generation device. A first step in which the three-dimensional scanner acquires the whole three-dimensional data of the article in a non-contact state with respect to the article; A second step of measuring three-dimensional data of at least a predetermined shape part of the article in contact; the drawing data generation device comprising: the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner; A third step of generating drawing data of the article based on the three-dimensional data of the article acquired by a three-dimensional measuring machine; It has proposed a program.
本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、低コストで、効率的に精度の高い図面データを生成する図面データ生成システム、図面データ生成方法およびプログラムを提供することができるという効果がある。 According to one or more embodiments of the present invention, it is possible to provide a drawing data generation system, a drawing data generation method, and a program that efficiently generate highly accurate drawing data at low cost. .
以下、図１から図１５を用いて、本発明に係る図面データ生成システムについて説明する。 Hereinafter, a drawing data generation system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１から図８を用いて説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
＜図面データ生成システムの構成＞
本実施形態に係る図面データ生成システム１００の構成について、図１を用いて説明する。
<Configuration of drawing data generation system>
A configuration of the drawing data generation system 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る図面データ生成システム１００は、図１に示すように、３次元スキャナー１０と、３次元測定機２０と、図面データ生成装置３０と、を含んで構成されている。 As shown in FIG. 1, the drawing data generation system 100 according to the present embodiment includes a three-dimensional scanner 10, a three-dimensional measuring machine 20, and a drawing data generation device 30.
３次元スキャナー１０は、対象物（本実施形態では、物品、例えば、金型）の凹凸を感知して３Ｄデータとして取り込むための装置である。本実施形態における３次元スキャナー１０は、物品に対して非接触の状態で、物品全体の３次元データを取得する。 The three-dimensional scanner 10 is a device for sensing unevenness of an object (in this embodiment, an article, for example, a mold) and capturing it as 3D data. The three-dimensional scanner 10 in the present embodiment acquires three-dimensional data of the entire article in a non-contact state with respect to the article.
３次元測定機２０は、物品を３次元的に計測する計測機である。本実施形態における３次元測定機２０は、物品に対して接触した状態で、物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する。 The three-dimensional measuring machine 20 is a measuring machine that measures an article three-dimensionally. The three-dimensional measuring machine 20 in the present embodiment measures three-dimensional data of at least a predetermined shape part of the article while being in contact with the article.
図面データ生成装置３０は、３次元スキャナー１０により取得された物品の３次元データと、３次元測定機２０により取得された物品の３次元データと、に基づいて、物品の図面データを生成する。
具体的には、図面データ生成装置３０は、３次元スキャナー１０および３次元測定機２０から出力される３次元データの３次元座標情報に基づいて、３次元スキャナー１０から出力されるデータと３次元測定機から出力されるデータと、を合成して、物品の図面データを生成する。
また、本実施形態における図面データ生成装置３０は、３次元データを２次元化するとともに、そのまま、物品製作や部品加工（ＮＣ加工等）に用いることのできる図面データを生成する。
The drawing data generation device 30 generates drawing data of the article based on the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional measuring machine 20.
Specifically, the drawing data generation device 30 determines the data and three-dimensional data output from the three-dimensional scanner 10 based on the three-dimensional coordinate information of the three-dimensional data output from the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional measuring machine 20. The data output from the measuring machine is combined to generate drawing data of the article.
In addition, the drawing data generation apparatus 30 in the present embodiment converts the three-dimensional data into two dimensions, and generates drawing data that can be used for article production and parts processing (NC processing or the like) as it is.
＜３次元スキャナー１０の構成＞
図２を用いて、本実施形態に係る３次元スキャナー１０の構成について説明する。
<Configuration of 3D scanner 10>
The configuration of the three-dimensional scanner 10 according to this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る３次元スキャナー１０は、図２に示すように、スリット光源１１と、撮像部１２と、データ生成部１３と、を含んで構成されている。 As illustrated in FIG. 2, the three-dimensional scanner 10 according to the present embodiment includes a slit light source 11, an imaging unit 12, and a data generation unit 13.
スリット光源１１は、コヒーレント光を、スリットを通して扇形状に広がるスリット光として射出する光源である。コヒーレント光としては、レーザー光を用いるのが好ましい。スリット光源１１は、射出口部から射出されるスリット光の中心光軸が、射出口部の点を原点とする３次元直交座標系における所定の角度を有して設置される。 The slit light source 11 is a light source that emits coherent light as slit light spreading in a fan shape through the slit. Laser light is preferably used as the coherent light. The slit light source 11 is installed so that the center optical axis of the slit light emitted from the exit port has a predetermined angle in a three-dimensional orthogonal coordinate system with the point of the exit port as the origin.
撮像部１２は、例えば、ＣＣＤ素子あるいはＣＭＯＳ素子等で構成されている。これらの素子は、レンズから受けた光の明暗を素子のカラーフィルターを通して、フォトダイオード等の光検出器が各画素ごとに電子変換を行い、その電荷を基に色濃淡のアナログデータを生成する。生成したアナログデータは、素子内の画像処理エンジンにより、デジタル変換されて、ＪＰＥＧやＲＡＷ等の画像を生成する。 The imaging unit 12 is configured by, for example, a CCD element or a CMOS element. In these elements, light and darkness of light received from a lens is subjected to electronic conversion for each pixel by a photodetector such as a photodiode through a color filter of the element, and analog data of color shading is generated based on the charge. The generated analog data is digitally converted by an image processing engine in the element to generate an image such as JPEG or RAW.
撮像部１２は、その光学系の光軸がスリット光の中心光軸と平行ではない所定の角度で傾斜する位置、具体的には測定物（物品）からの反射光を光学系に入射させて撮像可能な位置に設置される。
測定物（物品）の反射部分は輝線である光切断線として可視化されるため、撮像部１２は、その光切断線を撮像して撮像画像データをデータ生成部１３に供給する。
また、撮像部１２は、寸法の大きな測定物（物品）を撮像する際にもクリアな画像が得られる被写界深度で測定範囲を撮像できるよう、複数の焦点距離、合焦位置を有する光学系を備える。
なお、撮像部１２は、固定焦点レンズではなくズームレンズを備えてもよい。
The imaging unit 12 makes the reflected light from the measurement object (article) incident on the optical system at a position where the optical axis of the optical system is inclined at a predetermined angle that is not parallel to the central optical axis of the slit light. It is installed at a position where it can be imaged.
Since the reflection part of the measurement object (article) is visualized as a light cutting line that is a bright line, the imaging unit 12 captures the light cutting line and supplies the captured image data to the data generation unit 13.
In addition, the imaging unit 12 is an optical device having a plurality of focal lengths and in-focus positions so that a measurement range can be imaged at a depth of field at which a clear image can be obtained even when imaging a measurement object (article) having a large size. The system is provided.
Note that the imaging unit 12 may include a zoom lens instead of a fixed focus lens.
データ生成部１３は、撮像画像データを取り込んで、その画像から光切断線を検出することにより、画像上の位置を特定し、測定物（物品）表面の面情報をデータとして出力する。 The data generation unit 13 takes captured image data, detects a light cutting line from the image, specifies a position on the image, and outputs surface information on the surface of the measurement object (article) as data.
＜３次元測定機２０の構成＞
図３を用いて、本実施形態に係る３次元測定機２０の構成について説明する。
ここで、本実施形態においては、３次元測定機２０は、主として、物品を構成する幾何学的形状部分や３次元スキャナー１０ではデータの取得ができない箇所のデータ、精度を要するデータを取得する役割を有する。
具体的には、図５に示す物品のモデル（物品を上面から見たもの）において、Ａ部のような自由曲面形状部分、Ｂ部の穴の深さや外形を特定するためのＣ部のような頂点等の３次元スキャナー１０ではデータの取得ができない箇所のデータあるいは精度を要するデータを取得する。
<Configuration of the three-dimensional measuring machine 20>
The configuration of the three-dimensional measuring machine 20 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
Here, in the present embodiment, the three-dimensional measuring machine 20 mainly acquires the data of the geometric shape part that constitutes the article, the data that cannot be acquired by the three-dimensional scanner 10, and the data that requires accuracy. Have
Specifically, in the article model shown in FIG. 5 (the article is viewed from the top), a free-form surface shape portion such as A portion, a C portion for specifying the depth and outer shape of the hole in B portion, and the like. The data of a portion where data cannot be acquired by the three-dimensional scanner 10 such as a vertex or data that requires accuracy is acquired.
本実施形態に係る３次元測定機２０は、図３に示すように、除震台２１と、定盤２２と、ビーム支持体２３ａ、２３ｂと、ビーム２４と、Ｙ軸駆動機構２５と、コラム２６と、スピンドル２７と、プローブ２８と、接触子２８ａと、を含んで構成されている。 As shown in FIG. 3, the three-dimensional measuring machine 20 according to this embodiment includes a vibration isolation table 21, a surface plate 22, beam supports 23 a and 23 b, a beam 24, a Y-axis drive mechanism 25, and a column. 26, a spindle 27, a probe 28, and a contact 28a.
３次元測定機２０は、図３に示すように、除震台２１の上には、定盤２２がその上面をベース面として水平面と一致するように載置され、この定盤２２の両端側から立設されたビーム支持体２３ａ、２３ｂの上端でＸ軸方向に延びるビーム２４を支持している。
ビーム支持体２３ａは、その下端がＹ軸駆動機構２５によってＹ軸方向に駆動される。
また、ビーム支持体２３ｂは、その下端がエアーベアリングによって定盤２２にＹ軸方向に移動可能に支持されている。
ビーム２４は、垂直方向（Ｚ軸方向）に延びるコラム２６を支持する。
コラム２６は、ビーム２４に沿ってＸ軸方向に駆動される。コラム２６には、スピンドル２７がコラム２６に沿ってＺ軸方向に駆動されるように設けられている。
スピンドル２７の下端には、接触式のプローブ２８が装着されている。
また、プローブ２８の先端には、任意形状、例えば円球形状の接触子（チップ）２８ａが形成されている。この接触子２８ａが、定盤２２上に載置されたワークのワーク表面に接触したときに、接触信号が出力され、そのときの接触子２８ａの基準位置のＸＹＺ座標値を含む線情報を出力する。
As shown in FIG. 3, the three-dimensional measuring machine 20 is mounted on the base table 21 so that the surface plate 22 coincides with the horizontal surface with the upper surface serving as a base surface. The beam 24 extending in the X-axis direction is supported by the upper ends of the beam supports 23a and 23b which are erected from the upper side.
The lower end of the beam support 23 a is driven in the Y-axis direction by the Y-axis drive mechanism 25.
The lower end of the beam support 23b is supported on the surface plate 22 by an air bearing so as to be movable in the Y-axis direction.
The beam 24 supports a column 26 extending in the vertical direction (Z-axis direction).
The column 26 is driven along the beam 24 in the X-axis direction. The column 26 is provided with a spindle 27 that is driven along the column 26 in the Z-axis direction.
A contact type probe 28 is attached to the lower end of the spindle 27.
Further, a contact 28 (a tip) having an arbitrary shape, for example, a spherical shape, is formed at the tip of the probe 28. When the contact 28a comes into contact with the workpiece surface of the workpiece placed on the surface plate 22, a contact signal is output, and line information including XYZ coordinate values of the reference position of the contact 28a at that time is output. To do.
なお、本実施形態の図面データ生成システムにおいては、３次元測定機２０は、例えば、円の形状に対して、その円周上を円球形状の接触子（チップ）２８ａでなぞることなく、少なくとも、円周上の３点に接触子（チップ）２８ａを接触させることにより、円の形状を取得する。 In the drawing data generation system according to the present embodiment, the three-dimensional measuring machine 20 at least does not trace the circumference of the circle with a spherical contact (chip) 28a. The shape of the circle is obtained by bringing a contact (chip) 28a into contact with three points on the circumference.
＜図面データ生成装置３０の構成＞
図４を用いて、本実施形態に係る図面データ生成装置３０の構成について説明する。
<Configuration of Drawing Data Generating Device 30>
The configuration of the drawing data generation apparatus 30 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る図面データ生成装置３０は、図４に示すように、データ入力部３１と、第１の共通形状特定部３２と、第１のデータ置換部３３と、データ変換部３４と、形状指定部３５と、寸法算出部３６と、公差決定部３７と、図面データ生成部３８と、から構成されている。 As shown in FIG. 4, the drawing data generation apparatus 30 according to the present embodiment includes a data input unit 31, a first common shape specifying unit 32, a first data replacement unit 33, a data conversion unit 34, The shape specifying unit 35, the dimension calculating unit 36, the tolerance determining unit 37, and the drawing data generating unit 38 are included.
データ入力部３１は、３次元スキャナー１０および３次元測定機２０から３次元座標情報を含むデータを入力する。 The data input unit 31 inputs data including three-dimensional coordinate information from the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional measuring machine 20.
第１の共通形状特定部３２は、３次元スキャナー１０から入力した３次元データと３次元測定機２０から入力した３次元データと、に対し、物品を構成する幾何学的形状部分、３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータや精度を要するデータを共通形状として特定する。 The first common shape specifying unit 32 uses the 3D data input from the 3D scanner 10 and the 3D data input from the 3D measuring machine 20 as to the geometric shape portion constituting the article and the 3D scanner. Then, the data where the data cannot be acquired and the data that requires accuracy are specified as the common shape.
第１のデータ置換部３３は、３次元スキャナー１０から入力した３次元データのうち対応する３次元データを３次元測定機２０から入力した３次元データに置き換える。 The first data replacement unit 33 replaces the corresponding three-dimensional data among the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner 10 with the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring machine 20.
データ変換部３４は、第１のデータ置換部３３によるデータ置換後の３次元データを２次元データに変換する。
形状指定部３５は、データ変換部３４により変換された２次元データに対して、形状を指定する。
寸法算出部３６は、形状指定部３５により指定された形状ごとの２次元データに基づいて、寸法を算定する。
公差決定部３７は、形状の機能種別に応じて、公差を決定する。
図面データ生成部３８は、データ変換部３４により変換された２次元データと、寸法算出部３６により算定された寸法データと、公差決定部により決定された公差データとに基づいて、図面データを生成する。
The data conversion unit 34 converts the three-dimensional data after the data replacement by the first data replacement unit 33 into two-dimensional data.
The shape designation unit 35 designates a shape for the two-dimensional data converted by the data conversion unit 34.
The dimension calculation unit 36 calculates a dimension based on the two-dimensional data for each shape designated by the shape designation unit 35.
The tolerance determining unit 37 determines the tolerance according to the function type of the shape.
The drawing data generating unit 38 generates drawing data based on the two-dimensional data converted by the data converting unit 34, the dimension data calculated by the dimension calculating unit 36, and the tolerance data determined by the tolerance determining unit. To do.
＜図面データ生成システムの処理＞
本実施形態に係る図面データ生成システムの処理について、図６から図８を用いて説明する。
<Processing of drawing data generation system>
Processing of the drawing data generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、３次元スキャナー１０が物品に対して非接触の状態で、物品全体の３次元データを取得する（ステップＳ１０１）。
３次元スキャナー１０は、瞬間的に大量の点要素を取得できる。これら点要素の点間距離は、用いる３次元スキャナーによって異なるが、これらの点要素を、例えば、三角で結ぶことにより、面情報を生成する。
なお、３次元スキャナー１０は、非接触の状態で、物品全体の３次元データを取得するため、後述する３次元測定機に比べて、データの取得精度が劣る。
First, three-dimensional data of the entire article is acquired in a state where the three-dimensional scanner 10 is not in contact with the article (step S101).
The three-dimensional scanner 10 can acquire a large amount of point elements instantaneously. The point-to-point distance between these point elements varies depending on the three-dimensional scanner to be used, but surface information is generated by connecting these point elements with, for example, a triangle.
Since the three-dimensional scanner 10 acquires three-dimensional data of the entire article in a non-contact state, the data acquisition accuracy is inferior to a three-dimensional measuring machine described later.
３次元測定機２０は、物品に対して接触した状態で、物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する（ステップＳ１０２）。
３次元測定機２０は、接触した状態で取得した点情報により、主として、幾何学形状を構築し、その情報を測定値として出力する。そのため、３次元測定機２０は、既知の幾何学形状については、少なくとも、３点の情報を取得することにより、Ｘ−Ｙ座標系の円の情報やＸ−Ｙ−Ｚ座標系の面の情報を取得することができる。
なお、３次元測定機２０は、３次元スキャナー１０とは異なり、接触の状態で、３次元データを取得するため、３次元スキャナー１０に比べて、データの取得精度が高く、３次元スキャナー１０では、取得できない箇所（絶対形状ではない箇所、数値化表現ができない自由曲面形状、３次元スキャナーでは観測できない箇所）やデータの取得はできるものの精度的に問題のある箇所のデータ測定に好適である。
The three-dimensional measuring machine 20 measures three-dimensional data of at least a predetermined shape portion of the article while being in contact with the article (step S102).
The three-dimensional measuring machine 20 mainly constructs a geometric shape based on the point information acquired in a contact state, and outputs the information as a measured value. For this reason, the three-dimensional measuring machine 20 acquires at least three points of information about a known geometric shape, thereby obtaining information on a circle in the XY coordinate system and information on a surface in the XYZ coordinate system. Can be obtained.
Unlike the three-dimensional scanner 10, the three-dimensional measuring machine 20 acquires three-dimensional data in a contact state. Therefore, the three-dimensional scanner 10 has higher data acquisition accuracy than the three-dimensional scanner 10. It is suitable for data measurement of places that cannot be obtained (places that are not absolute shapes, free-form surfaces that cannot be expressed numerically, places that cannot be observed with a three-dimensional scanner) and places where there is a problem with accuracy.
本実施形態における処理を具体的に示すために、図７から図８を例示して説明する。
３次元測定機２０は、３次元スキャナー１０ではデータを取得できない穴Ｄの形状を取得する。
具体的には、図７に示すように、穴Ｄを構成する円部の円周上の３点における３次元データを取得するとともに、図示しない穴Ｄの深さに関するデータを取得する。
また、図７に示された物品の外形形状に関するデータを測定する。具体的には、図７に示すように、線情報Ｅを測定する。
In order to specifically show the processing in the present embodiment, FIG. 7 to FIG. 8 will be described as an example.
The three-dimensional measuring machine 20 acquires the shape of the hole D that cannot be acquired by the three-dimensional scanner 10.
Specifically, as shown in FIG. 7, three-dimensional data at three points on the circumference of the circle constituting the hole D is acquired, and data related to the depth of the hole D (not shown) is acquired.
Further, data relating to the outer shape of the article shown in FIG. 7 is measured. Specifically, line information E is measured as shown in FIG.
図面データ生成装置３０は、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０により取得された物品の３次元データに基づいて、物品の図面データを生成する（ステップＳ１０３）。
図面データ生成装置３０は、具体的には、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、図７に示す３次元測定機２０により取得された物品の３次元データ、つまり、穴Ｄの一部である円部の円周上の３点の３次元データおよび外形側面の線情報Ｅ等を共通形状として、データを合成する。
そして、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０により取得された物品の３次元データが重なる部分について、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データを３次元測定機２０により取得された物品の３次元データに置き換える。
The drawing data generation device 30 generates drawing data of the article based on the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional measuring machine 20 (step S103). ).
Specifically, the drawing data generation apparatus 30 is configured to obtain the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20 shown in FIG. The data is synthesized with the three-dimensional data of the three points on the circumference of the circle that is a part of the circle and the line information E of the outer side surface as a common shape.
The three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 is obtained for a portion where the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring device 20 overlap. This is replaced with the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional measuring machine 20.
こうして出来上がった３次元データをＣＡＤデータ形式に変換し、変換した３次元のＣＡＤデータを２次元のＣＡＤデータに変換する。
さらに、変換後の２次元のＣＡＤデータに対して、トレースを行い、寸法を入れて、図８に示すような図面データを生成する。具体的には、寸法を求める一方の点のＸ−Ｙ座標と、他方の点のＸ−Ｙ座標とに基づいて、寸法を演算する。
The three-dimensional data thus completed is converted into a CAD data format, and the converted three-dimensional CAD data is converted into two-dimensional CAD data.
Further, tracing is performed on the converted two-dimensional CAD data, dimensions are entered, and drawing data as shown in FIG. 8 is generated. Specifically, the dimension is calculated based on the XY coordinate of one point whose dimension is to be obtained and the XY coordinate of the other point.
なお、寸法の算出については、穴や外形面等を形状指定することにより実行する。また、公差については、製品部あるいは取付部等の種別を選択することで決定する。 The dimension is calculated by designating the shape of the hole, the outer surface, or the like. Further, the tolerance is determined by selecting the type of product part or mounting part.
以上、説明したように、本実施形態によれば、図面データ生成装置３０は、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０により取得された物品の３次元データに基づいて、物品の図面データを生成する。
つまり、３次元スキャナー１０により瞬間的に大量の点要素を取得し、３次元測定機２０により、物品を構成する幾何学的形状部分や３次元スキャナー１０ではデータの取得ができない箇所のデータ、精度を要するデータを取得する。
そして、図面データ生成装置３０は、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０により取得された物品の３次元データが重なる部分について、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データを３次元測定機２０により取得された物品の３次元データに置き換え、当該３次元データを２次元のＣＡＤデータに変換して図面データを生成する。
そのため、低コストで、効率的に精度の高い図面データを生成することができる。
As described above, according to the present embodiment, the drawing data generation apparatus 30 is configured so that the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20 are used. Based on the above, the drawing data of the article is generated.
That is, a large amount of point elements are instantaneously acquired by the three-dimensional scanner 10, and the geometrical portion constituting the article or the data that cannot be acquired by the three-dimensional scanner 10 by the three-dimensional measuring device 20, the accuracy Data that requires.
The drawing data generation device 30 is obtained by the three-dimensional scanner 10 for a portion where the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20 overlap. The three-dimensional data of the article is replaced with the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional measuring machine 20, and the three-dimensional data is converted into two-dimensional CAD data to generate drawing data.
Therefore, it is possible to efficiently generate highly accurate drawing data at low cost.
また、図面データ生成装置３０は、変換後の２次元のＣＡＤデータに対して、トレースを行い、寸法を求める一方の点のＸ−Ｙ座標と、他方の点のＸ−Ｙ座標とに基づいて、寸法を演算する。
また、公差については、製品部あるいは取付部等の種別を選択することで決定する。
このため、精度の高い寸法データ、公差データを含む物品製作や部品加工（ＮＣ加工等）に対応できる図面を作成することができる。
Further, the drawing data generation device 30 performs tracing on the converted two-dimensional CAD data, and based on the XY coordinates of one point and the XY coordinates of the other point whose dimensions are to be obtained. Calculate the dimensions.
Further, the tolerance is determined by selecting the type of product part or mounting part.
Therefore, it is possible to create a drawing that can be used for article production and part processing (NC processing, etc.) including highly accurate dimension data and tolerance data.
なお、本実施形態においては、３次元スキャナー１０によるデータ取得処理後に、３次元測定機２０によるデータ取得を行う処理を例示したが、３次元測定機２０によるデータ取得を行う処理後に、３次元スキャナー１０によるデータ取得処理を行ってもよい。
この場合においても、低コストで、効率的に精度の高い図面データを生成することができる。
In the present embodiment, the process of acquiring data by the three-dimensional measuring machine 20 after the data acquisition process by the three-dimensional scanner 10 is illustrated. However, after the process of acquiring data by the three-dimensional measuring machine 20, the three-dimensional scanner Data acquisition processing according to 10 may be performed.
Even in this case, it is possible to efficiently generate highly accurate drawing data at low cost.
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図９から図１５を用いて説明する。
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
＜図面データ生成システムの構成＞
本実施形態に係る図面データ生成システム１００Ａの構成について、図９を用いて説明する。
<Configuration of drawing data generation system>
The configuration of the drawing data generation system 100A according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る図面データ生成システム１００Ａは、図９に示すように、３次元スキャナー１０と、３次元測定機２０Ａと、図面データ生成装置３０Ａと、微細形状データ取得装置４０と、を含んで構成されている。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は省略する。 The drawing data generation system 100A according to the present embodiment includes a three-dimensional scanner 10, a three-dimensional measuring machine 20A, a drawing data generation device 30A, and a fine shape data acquisition device 40, as shown in FIG. It is configured. In addition, about the component which attaches | subjects the same code | symbol as 1st Embodiment, since it has the same function, the detailed description is abbreviate | omitted.
微細形状データ取得装置４０は、物品の一部が微細形状からなる場合に、その微細形状に関する形状データを取得する。微細形状データ取得装置４０としては、３次元スキャナーを例示できるが、後述するように、高精度のデータ測定が行えるものを用いる。
図１１の物品を例示した場合、微細形状データ取得装置４０は、主として、Ｆ部の３次元データを取得するために用いられる。
The fine shape data acquisition device 40 acquires shape data relating to a fine shape when a part of the article has a fine shape. As the fine shape data acquisition device 40, a three-dimensional scanner can be exemplified, but as described later, a device capable of measuring data with high accuracy is used.
When the article in FIG. 11 is illustrated, the fine shape data acquisition device 40 is mainly used for acquiring the three-dimensional data of the F part.
３次元測定機２０Ａは、物品を３次元的に計測する計測機である。
本実施形態における３次元測定機２０Ａは、物品に対して接触した状態で、物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する。具体的には、図１２の物品を例示した場合（物品の斜視図）、３次元測定機２０Ａは、図１２においてＦ部と示す物品の溝形状等の３次元データを測定する。
The three-dimensional measuring machine 20A is a measuring machine that measures an article three-dimensionally.
The three-dimensional measuring machine 20A in the present embodiment measures three-dimensional data of at least a predetermined shape part of the article while being in contact with the article. Specifically, when the article of FIG. 12 is illustrated (perspective view of the article), the three-dimensional measuring machine 20A measures three-dimensional data such as a groove shape of the article indicated as F section in FIG.
図面データ生成装置３０Ａは、３次元スキャナー１０により取得された物品の３次元データと、３次元測定機２０Ａにより取得された物品の３次元データと、微細形状データ取得装置４０により取得された物品の３次元データとに基づいて、物品の図面データを生成する。
具体的には、図面データ生成装置３０は、３次元スキャナー１０、３次元測定機２０Ａおよび微細形状データ取得装置４０から出力されるデータの３次元座標情報に基づいて、３次元スキャナー１０から出力されるデータと３次元測定機から出力されるデータと微細形状データ取得装置４０から出力されるデータとを合成して、物品の図面データを生成する。
また、本実施形態における図面データ生成装置３０は、３次元データを２次元化するとともに、そのまま、物品製作や部品加工（ＮＣ加工等）に用いることのできる図面データを生成する。
The drawing data generation device 30A includes the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional scanner 10, the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional measuring machine 20A, and the article acquired by the fine shape data acquisition device 40. Based on the three-dimensional data, drawing data of the article is generated.
Specifically, the drawing data generation device 30 is output from the three-dimensional scanner 10 based on the three-dimensional coordinate information of the data output from the three-dimensional scanner 10, the three-dimensional measuring machine 20 </ b> A, and the fine shape data acquisition device 40. And the data output from the three-dimensional measuring machine and the data output from the fine shape data acquisition device 40 are combined to generate drawing data of the article.
In addition, the drawing data generation apparatus 30 in the present embodiment converts the three-dimensional data into two dimensions, and generates drawing data that can be used for article production and parts processing (NC processing or the like) as it is.
＜微細形状データ取得装置４０の構成＞
図１０を用いて、本実施形態に係る微細形状データ取得装置４０の構成について説明する。
<Configuration of Fine Shape Data Acquisition Device 40>
The configuration of the fine shape data acquisition apparatus 40 according to this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る微細形状データ取得装置４０は、図１０に示すように、スリット光源４１と、撮像部４２と、データ生成部４３と、を含んで構成されている。 As illustrated in FIG. 10, the fine shape data acquisition device 40 according to the present embodiment includes a slit light source 41, an imaging unit 42, and a data generation unit 43.
スリット光源４１は、コヒーレント光を、スリットを通して扇形状に広がるスリット光にして射出する光源である。コヒーレント光としては、レーザー光を用いるのが好ましい。スリット光源４１は、射出口部から射出されるスリット光の中心光軸が、射出口部の点を原点とする３次元直交座標系における所定の角度を有して設置される。 The slit light source 41 is a light source that emits coherent light as slit light spreading in a fan shape through the slit. Laser light is preferably used as the coherent light. The slit light source 41 is installed with a predetermined angle in a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the center optical axis of the slit light emitted from the exit port is the origin of the point of the exit port.
撮像部４２は、例えば、ＣＣＤ素子あるいはＣＭＯＳ素子等で構成されている。これらの素子は、レンズから受けた光の明暗を素子のカラーフィルターを通して、フォトダイオード等の光検出器が各画素ごとに電子変換することにより、その電荷を基に色濃淡のアナログデータを生成する。生成したアナログデータは、素子内の画像処理エンジンにより、デジタル変換されて、ＪＰＥＧやＲＡＷ等の画像を生成する。 The imaging unit 42 is constituted by, for example, a CCD element or a CMOS element. These elements generate light and dark analog data based on the electric charge of a light detector received by a lens through a color filter of the element, and a photodetector such as a photodiode electronically converts the light for each pixel. . The generated analog data is digitally converted by an image processing engine in the element to generate an image such as JPEG or RAW.
本実施形態に係る微細形状データ取得装置４０は、例えば、光切断法を用いて、微細形状の３次元データを取得する。
具体的には、スリット光源４１から射出された光は投光レンズを介して縞状の光となって、物品の表面で拡散反射される。反射した光は、受光レンズ側から見ると、縞状であった光が物品の凹凸形状に応じて折れ曲がった光となる。
The fine shape data acquisition apparatus 40 according to the present embodiment acquires fine shape three-dimensional data using, for example, a light cutting method.
Specifically, the light emitted from the slit light source 41 becomes striped light through the light projecting lens and is diffusely reflected on the surface of the article. When the reflected light is viewed from the light receiving lens side, the striped light is bent according to the uneven shape of the article.
データ生成部４３は、撮像部４２が撮像した撮像画像データを取り込んで、演算することにより、各点の位置と高さを測定する。
なお、撮像部４２は、固定焦点レンズではなくズームレンズを備えてもよい。
The data generator 43 measures the position and height of each point by taking and calculating the captured image data captured by the imaging unit 42.
Note that the imaging unit 42 may include a zoom lens instead of a fixed focus lens.
＜３次元測定機２０Ａの構成＞
３次元測定機２０Ａは、主として、物品を構成する幾何学的形状部分や３次元スキャナー１０ではデータの取得ができない箇所のデータ、精度を要するデータを取得する役割を有する。
具体的には、３次元測定機２０Ａは、図１２に示す物品のモデルにおいて、図１２に示す物品のＦ部の溝形状等の３次元データを測定する。
<Configuration of 3D measuring machine 20A>
The three-dimensional measuring machine 20 </ b> A mainly has a role of acquiring data of a geometric shape part constituting the article, a portion where data cannot be acquired by the three-dimensional scanner 10, and data requiring accuracy.
Specifically, the three-dimensional measuring machine 20A measures three-dimensional data such as the groove shape of the F portion of the article shown in FIG. 12 in the article model shown in FIG.
＜図面データ生成装置３０Ａの構成＞
図１１を用いて、本実施形態に係る図面データ生成装置３０Ａの構成について説明する。
<Configuration of Drawing Data Generating Device 30A>
The configuration of the drawing data generation apparatus 30A according to this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る図面データ生成装置３０は、図１１に示すように、データ入力部３１と、第２の共通形状特定部３２Ａと、第２のデータ置換部３３Ａと、データ変換部３４と、形状指定部３５と、寸法算出部３６と、公差決定部３７と、図面データ生成部３８と、から構成されている。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は省略する。 As shown in FIG. 11, the drawing data generation apparatus 30 according to the present embodiment includes a data input unit 31, a second common shape specifying unit 32A, a second data replacement unit 33A, a data conversion unit 34, The shape specifying unit 35, the dimension calculating unit 36, the tolerance determining unit 37, and the drawing data generating unit 38 are included. In addition, about the component which attaches | subjects the same code | symbol as 1st Embodiment, since it has the same function, the detailed description is abbreviate | omitted.
第２の共通形状特定部３２Ａは、３次元スキャナー１０から入力した３次元データと、３次元測定機２０Ａあるいは微細形状データ取得装置４０から入力した３次元データとに対し、物品を構成する幾何学的形状部分のデータ、３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータ、精度を要するデータ、物品の微細形状データを共通形状として特定する。 The second common shape specifying unit 32A uses the geometry that constitutes the article based on the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring machine 20A or the fine shape data acquisition device 40. Specific shape portion data, data of portions that cannot be acquired by a three-dimensional scanner, data that requires accuracy, and fine shape data of articles are specified as common shapes.
第２のデータ置換部３３Ａは、３次元スキャナー１０から入力した３次元データのうち対応する３次元データを３次元測定機２０Ａから入力した３次元データあるいは微細形状データ取得装置４０から入力した３次元データに置き換える。 The second data replacement unit 33A receives the corresponding three-dimensional data among the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner 10 or the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring device 20A or the fine shape data acquisition device 40. Replace with data.
＜図面データ生成システムの処理＞
本実施形態に係る図面データ生成システムの処理について、図１３から図１５を用いて説明する。
<Processing of drawing data generation system>
Processing of the drawing data generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、３次元スキャナー１０が物品に対して非接触の状態で、物品全体の３次元データを取得する（ステップＳ２０１）。
３次元スキャナー１０は、瞬間的に大量の点要素を取得できる。これら点要素の点間距離は、用いる３次元スキャナーによって異なるが、これらの点要素を、例えば、三角で結ぶことにより、面情報を生成する。なお、３次元スキャナー１０は、非接触の状態で、物品全体の３次元データを取得するため、後述する３次元測定機２０Ａに比べて、データの取得精度が劣る。
First, three-dimensional data of the entire article is acquired in a state where the three-dimensional scanner 10 is not in contact with the article (step S201).
The three-dimensional scanner 10 can acquire a large amount of point elements instantaneously. The point-to-point distance between these point elements varies depending on the three-dimensional scanner to be used, but surface information is generated by connecting these point elements with, for example, a triangle. Since the three-dimensional scanner 10 acquires three-dimensional data of the entire article in a non-contact state, the data acquisition accuracy is inferior to a three-dimensional measuring machine 20A described later.
３次元測定機２０Ａは、物品に対して接触した状態で、物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する（ステップＳ２０２）。
３次元測定機２０Ａは、接触した状態で取得した点情報により、主として、幾何学形状を構築し、その情報を測定値として出力する。
そのため、３次元測定機２０Ａは、既知の幾何学形状については、少なくとも、３点の情報を取得することにより、Ｘ−Ｙ座標系の円の情報やＸ−Ｙ−Ｚ座標系の面の情報を取得することができる。
なお、３次元測定機２０Ａは、３次元スキャナー１０とは異なり、接触の状態で、３次元データを取得するため、３次元スキャナー１０に比べて、データの取得精度が高く、３次元スキャナー１０では、取得できない箇所（絶対形状ではない箇所、数値化表現ができない自由曲面形状、３次元スキャナーでは観測できない箇所）やデータの取得はできるものの精度的に問題のある箇所のデータ測定に好適である。
The three-dimensional measuring machine 20A measures three-dimensional data of at least a predetermined shape portion of the article while being in contact with the article (step S202).
The three-dimensional measuring machine 20A mainly constructs a geometric shape based on the point information acquired in a contact state, and outputs the information as a measurement value.
Therefore, the three-dimensional measuring machine 20A acquires at least three points of information about a known geometric shape, thereby obtaining information on a circle in the XY coordinate system and information on a surface in the XYZ coordinate system. Can be obtained.
Unlike the 3D scanner 10, the 3D measuring machine 20 </ b> A acquires 3D data in a contact state. Therefore, the 3D scanner 10 </ b> A has higher data acquisition accuracy than the 3D scanner 10. It is suitable for data measurement of places that cannot be obtained (places that are not absolute shapes, free-form surfaces that cannot be expressed numerically, places that cannot be observed with a three-dimensional scanner) and places where there is a problem with accuracy.
本実施形態における処理を具体的に示すために、図１４から図１５を例示して説明する。
３次元測定機２０Ａは、図１２に示すＦ部の溝形状に関する３次元データを取得する。
また、３次元測定機２０Ａは、３次元スキャナー１０ではデータを取得できない形状を取得する。
具体的には、図１４に示すように、波線部Ｇのように、面と面とが交わる角部に関するデータを取得する。これは、３次元スキャナー１０が表面形状のみ撮影可能であることに起因する。
そして、この角部を共通形状とする。さらに、図１４の点線部Ｈを表面の微細形状とした場合、この微細形状を構成する点の座標値および高さを測定する。
In order to specifically show the processing in the present embodiment, FIGS. 14 to 15 will be described as examples.
The three-dimensional measuring machine 20A acquires three-dimensional data related to the groove shape of the F portion shown in FIG.
The three-dimensional measuring machine 20A acquires a shape that cannot be acquired by the three-dimensional scanner 10.
Specifically, as shown in FIG. 14, data related to a corner portion where a surface intersects like a wavy line portion G is acquired. This is because the three-dimensional scanner 10 can capture only the surface shape.
And this corner | angular part is made into a common shape. Furthermore, when the dotted line portion H in FIG. 14 has a fine surface shape, the coordinate values and heights of the points constituting the fine shape are measured.
図面データ生成装置３０Ａは、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０により取得された物品の３次元データと、微細形状データ取得装置４０により取得された物品の３次元データとに基づいて、物品の図面データを生成する（ステップＳ２０３）。
図面データ生成装置３０Ａは、具体的には、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、図１５に示す３次元測定機２０Ａにより取得された物品の３次元データ、つまり、穴Ｄの一部である円部の円周上の３点の３次元データおよび外形側面の線情報Ｅ、波線部Ｇで示す角部等を共通形状として、データを合成する。
そして、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０Ａおよび微細形状データ取得装置４０により取得された物品の３次元データが重なる部分について、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データを３次元測定機２０Ａおよび微細形状データ取得装置４０により取得された物品の３次元データに置き換える。
The drawing data generation device 30A includes the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10, the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20, and the article obtained by the fine shape data acquisition device 40. Drawing data of the article is generated based on the three-dimensional data (step S203).
Specifically, the drawing data generating apparatus 30A is configured to obtain the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20A shown in FIG. The three-dimensional data of the three points on the circumference of the circle that is a part of the circle, the line information E of the outer side surface, the corner indicated by the wavy line G, etc. are used as a common shape, and the data is synthesized.
Then, the three-dimensional scanner 10 obtains a portion where the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20A and the fine shape data acquisition device 40 overlap. The three-dimensional data of the article is replaced with the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional measuring machine 20A and the fine shape data acquisition device 40.
こうして出来上がった３次元データをＣＡＤデータ形式に変換し、変換した３次元のＣＡＤデータを２次元のＣＡＤデータに変換する。
さらに、変換後の２次元のＣＡＤデータに対して、トレースを行い、寸法を入れて図面データを生成する。具体的には、寸法を求める一方の点のＸ−Ｙ座標と、他方の点のＸ−Ｙ座標とに基づいて、寸法を演算する。
The three-dimensional data thus completed is converted into a CAD data format, and the converted three-dimensional CAD data is converted into two-dimensional CAD data.
Further, tracing is performed on the converted two-dimensional CAD data, and dimensions are entered to generate drawing data. Specifically, the dimension is calculated based on the XY coordinate of one point whose dimension is to be obtained and the XY coordinate of the other point.
なお、寸法の算出については、穴や外形面等を形状指定することにより実行する。また、公差については、製品部あるいは取付部等の種別を選択することで決定する。 The dimension is calculated by designating the shape of the hole, the outer surface, or the like. Further, the tolerance is determined by selecting the type of product part or mounting part.
以上、説明したように、本実施形態によれば、図面データ生成装置３０は、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０により取得された物品の３次元データと微細形状データ取得装置４０により取得された３次元データとに基づいて、物品の図面データを生成する。
つまり、３次元スキャナー１０により瞬間的に大量の点要素を取得する。
また、３次元測定機２０Ａにより、物品を構成する幾何学的形状部分や３次元スキャナー１０ではデータの取得ができない箇所のデータ、精度を要するデータを取得する。
さらに、微細形状データ取得装置４０により、物品の微細形状に関する３次元データを取得する。
そして、図面データ生成装置３Ａ０は、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データと、３次元測定機２０Ａにより取得された物品の３次元データおよび微細形状データ取得装置４０により取得された３次元データとが重なる部分について、３次元スキャナー１０により得された物品の３次元データを３次元測定機２０により取得された物品の３次元データあるいは微細形状データ取得装置４０により取得された物品の３次元データに置き換え、当該３次元データを２次元のＣＡＤデータに変換して図面データを生成する。
そのため、一部に微細形状を有する物品についても、低コストで、効率的に精度の高い図面データを生成することができる。
As described above, according to the present embodiment, the drawing data generation apparatus 30 is configured so that the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10 and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20 are used. And drawing data of the article is generated based on the three-dimensional data acquired by the fine shape data acquisition device 40.
That is, a large number of point elements are acquired instantaneously by the three-dimensional scanner 10.
In addition, the three-dimensional measuring machine 20 </ b> A obtains the geometric shape part constituting the article, the data where the data cannot be obtained by the three-dimensional scanner 10, and the data that requires accuracy.
Further, the fine shape data acquisition device 40 acquires three-dimensional data related to the fine shape of the article.
The drawing data generation device 3A0 is obtained by the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner 10, the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20A, and the three-dimensional data obtained by the fine shape data acquisition device 40. 3 of the article obtained by the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine 20 or the three-dimensional data of the article obtained by the fine shape data acquisition device 40 for the part overlapping with the three-dimensional data. The data is replaced with the dimensional data, and the three-dimensional data is converted into two-dimensional CAD data to generate drawing data.
Therefore, it is possible to efficiently generate highly accurate drawing data at a low cost even for an article having a partly fine shape.
また、図面データ生成装置３０Ａは、変換後の２次元のＣＡＤデータに対して、トレースを行い、寸法を求める一方の点のＸ−Ｙ座標と、他方の点のＸ−Ｙ座標とに基づいて、寸法を演算する。
また、公差については、製品部あるいは取付部等の種別を選択することで決定する。
このため、精度の高い寸法データ、公差データを含む物品製作や部品加工（ＮＣ加工等）に対応できる図面を作成することができる。
Further, the drawing data generation device 30A performs tracing on the converted two-dimensional CAD data, and based on the XY coordinates of one point and the XY coordinates of the other point whose dimensions are to be obtained. Calculate the dimensions.
Further, the tolerance is determined by selecting the type of product part or mounting part.
Therefore, it is possible to create a drawing that can be used for article production and part processing (NC processing, etc.) including highly accurate dimension data and tolerance data.
なお、本実施形態においては、３次元スキャナー１０によるデータ取得処理、３次元測定機２０Ａによるデータ取得処理、微細形状データ取得装置４０によるデータ取得処理の順番で処理手順を例示したが、この処理手順については、相前後してもよい。
この場合においても、低コストで、効率的に精度の高い図面データを生成することができる。
In the present embodiment, the processing procedure is exemplified in the order of data acquisition processing by the three-dimensional scanner 10, data acquisition processing by the three-dimensional measuring machine 20 </ b> A, and data acquisition processing by the fine shape data acquisition device 40. As for, it may be phased.
Even in this case, it is possible to efficiently generate highly accurate drawing data at low cost.
なお、図面データ生成システムの処理をコンピュータシステムあるいはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを図面データ生成システムに読み込ませ、実行することによって本発明の図面データ生成システムを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムあるいはコンピュータとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。 Note that the drawing data generation system of the present invention is recorded by recording the processing of the drawing data generation system on a computer system or a computer-readable recording medium, and causing the drawing data generation system to read and execute the program recorded on the recording medium. A system can be realized. The computer system or computer here includes an OS and hardware such as peripheral devices.
また、「コンピュータシステムあるいはコンピュータ」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムあるいはコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムあるいはコンピュータに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。 Further, the “computer system or computer” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW (World Wide Web) system is used. The program may be transmitted from a computer system or computer storing the program in a storage device or the like to another computer system or computer via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムあるいはコンピュータにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system or the computer, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes a design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
１０；３次元スキャナー
１１；スリット光源
１２；撮像部
１３；データ生成部
２０、２０Ａ；３次元測定機
２１；除震台
２２；定盤
２３ａ、２３ｂ；ビーム支持体
２４；ビーム
２５；Ｙ軸駆動機構
２６；コラム
２７；スピンドル
２８；プローブ
２８ａ；接触子
３０、３０Ａ；図面データ生成装置
３１；データ入力部
３２；第１の共通形状特定部
３２ａ；第２の共通形状特定部
３３；第１のデータ置換部
３３ａ；第２のデータ置換部
３４；データ変換部
３５；形状指定部
３６；寸法算出部
３７；公差決定部
３８；図面データ生成部
４０；微細形状データ取得装置
４１；スリット光源
４２；撮像部
４３；データ生成部
１００、１００Ａ；図面データ生成システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10; Three-dimensional scanner 11; Slit light source 12; Image pick-up part 13; Data generation part 20, 20A; Three-dimensional measuring machine 21; Seismic excision table 22: Surface plate 23a, 23b; Beam support 24; Mechanism 26; Column 27; Spindle 28; Probe 28a; Contactor 30, 30A; Drawing data generating device 31; Data input unit 32; First common shape specifying unit 32a; Second common shape specifying unit 33; Data replacement unit 33a; second data replacement unit 34; data conversion unit 35; shape designation unit 36; dimension calculation unit 37; tolerance determination unit 38; drawing data generation unit 40; fine shape data acquisition device 41; Imaging unit 43; data generation unit 100, 100A; drawing data generation system
Claims (11)
前記物品に対して接触した状態で、前記物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する３次元測定機と、
前記３次元スキャナーにより取得された前記物品の３次元データと、前記３次元測定機により取得された前記物品の３次元データとに基づいて、前記物品の図面データを生成する図面データ生成装置と、
を備えたことを特徴とする図面データ生成システム。 A three-dimensional scanner for acquiring the whole three-dimensional data of the article in a non-contact state with respect to the article;
A three-dimensional measuring machine that measures three-dimensional data of at least a predetermined shape portion of the article while being in contact with the article;
A drawing data generating device for generating drawing data of the article based on the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional scanner and the three-dimensional data of the article acquired by the three-dimensional measuring machine;
A drawing data generation system comprising:
前記３次元測定機は、前記所定の形状部位として、前記物品を構成する幾何学的形状部分および前記３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータを取得し、
図面データ生成装置は、前記３次元スキャナーおよび前記３次元測定機から出力されるデータの３次元座標情報に基づいて、前記３次元スキャナーから出力されるデータと前記３次元測定機から出力されるデータと、を合成して、前記物品の図面データを生成することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の図面データ生成システム。 The three-dimensional scanner outputs the three-dimensional data as surface information, and the three-dimensional measuring machine outputs the three-dimensional data as line information,
The three-dimensional measuring machine obtains data of a geometric shape portion constituting the article and a portion where data cannot be obtained by the three-dimensional scanner as the predetermined shape portion,
The drawing data generation device includes data output from the three-dimensional scanner and data output from the three-dimensional measuring machine based on three-dimensional coordinate information of data output from the three-dimensional scanner and the three-dimensional measuring machine. The drawing data generation system according to claim 1, wherein the drawing data of the article is generated.
前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データと前記３次元測定機から入力した前記３次元データとに対し、前記物品を構成する幾何学的形状部分および前記３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータを共通形状として特定する第１の共通形状特定部と、
前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データのうち対応する３次元データを前記３次元測定機から入力した前記３次元データに置き換える第１のデータ置換部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の図面データ生成システム。 The drawing data generation device comprises:
The geometric shape portion constituting the article and the location where the 3D scanner cannot acquire data for the 3D data input from the 3D scanner and the 3D data input from the 3D measuring machine A first common shape identifying unit that identifies the data as a common shape;
A first data replacement unit that replaces the corresponding three-dimensional data among the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner with the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring machine;
The drawing data generation system according to claim 3, further comprising:
前記第１のデータ置換部によるデータ置換後の３次元データを２次元データに変換するデータ変換部と、
該データ変換部により変換された２次元データに対して、形状を指定する形状指定部と、
該形状指定部により指定された形状ごとの前記２次元データに基づいて、寸法を算定する寸法算出部と、
前記形状の機能種別に応じて、公差を決定する公差決定部と、
前記データ変換部により変換された２次元データと、前記寸法算出部により算定された寸法データと、前記公差決定部により決定された公差データと、に基づいて、図面データを生成する図面データ生成部と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の図面データ生成システム。 The drawing data generation device comprises:
A data conversion unit for converting the three-dimensional data after the data replacement by the first data replacement unit into two-dimensional data;
A shape designating unit for designating the shape of the two-dimensional data converted by the data conversion unit;
A dimension calculating unit that calculates a dimension based on the two-dimensional data for each shape specified by the shape specifying unit;
According to the function type of the shape, a tolerance determining unit that determines tolerance,
A drawing data generation unit that generates drawing data based on the two-dimensional data converted by the data conversion unit, the dimension data calculated by the dimension calculation unit, and the tolerance data determined by the tolerance determination unit When,
The drawing data generation system according to claim 4, further comprising:
前記データ変換部は、前記撮像部が撮像した撮像データを変換して、面情報としての前記微細形状の３次元データを出力することを特徴とする請求項６に記載の図面データ生成システム。 The fine shape data acquisition device includes an imaging unit and a data conversion unit,
The drawing data generation system according to claim 6, wherein the data conversion unit converts the imaging data captured by the imaging unit and outputs the three-dimensional data of the fine shape as surface information.
前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データと、前記３次元測定機から入力した前記３次元データあるいは、前記微細形状データ取得装置から入力した前記３次元データとに対し、前記物品を構成する幾何学的形状部分のデータ、前記３次元スキャナーではデータの取得ができない箇所のデータ、精度を要するデータ、前記物品の微細形状データを共通形状として特定する第２の共通形状特定部と、
前記３次元スキャナーから入力した前記３次元データのうち対応する３次元データを前記３次元測定機から入力した前記３次元データあるいは微細形状データ取得装置から入力した前記３次元データに置き換える第２のデータ置換部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の図面データ生成システム。 The drawing data generation device comprises:
Geometry constituting the article with respect to the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner and the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring instrument or the three-dimensional data input from the fine shape data acquisition device. Data of a geometric shape part, data of a portion where data cannot be obtained by the three-dimensional scanner, data that requires accuracy, a second common shape specifying unit that specifies the fine shape data of the article as a common shape,
Second data for replacing the corresponding three-dimensional data among the three-dimensional data input from the three-dimensional scanner with the three-dimensional data input from the three-dimensional measuring machine or the three-dimensional data input from the fine shape data acquisition device. A replacement part;
The drawing data generation system according to claim 7, further comprising:
前記第２のデータ置換部によるデータ置換後の３次元データを２次元データに変換するデータ変換部と、
該データ変換部により変換された２次元データに対して、形状を指定する形状指定部と、
該形状指定部により指定された形状ごとの前記２次元データに基づいて、寸法を算定する寸法算出部と、
前記形状の機能種別に応じて、公差を決定する公差決定部と、
前記データ変換部により変換された２次元データと、前記寸法算出部により算定された寸法データと、前記公差決定部により決定された公差データとに基づいて、図面データを生成する図面データ生成部と、
を備えたことを特徴とする請求項８に記載の図面データ生成システム。 The drawing data generation device comprises:
A data conversion unit for converting the three-dimensional data after data replacement by the second data replacement unit into two-dimensional data;
A shape designating unit for designating the shape of the two-dimensional data converted by the data conversion unit;
A dimension calculating unit that calculates a dimension based on the two-dimensional data for each shape specified by the shape specifying unit;
According to the function type of the shape, a tolerance determining unit that determines tolerance,
A drawing data generation unit that generates drawing data based on the two-dimensional data converted by the data conversion unit, the dimension data calculated by the dimension calculation unit, and the tolerance data determined by the tolerance determination unit; ,
The drawing data generation system according to claim 8, further comprising:
前記３次元スキャナーが、物品に対して非接触の状態で、前記物品の全体の３次元データを取得する第１の工程と、
前記３次元測定機が、前記物品に対して接触した状態で、前記物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する第２の工程と、
前記図面データ生成装置が、前記３次元スキャナーにより得された前記物品の３次元データと、前記３次元測定機により取得された前記物品の３次元データに基づいて、前記物品の図面データを生成する第３の工程と、
を備えたことを特徴とする図面データ生成方法。 A drawing data generation method in a drawing data generation system comprising a three-dimensional scanner, a three-dimensional measuring machine, and a drawing data generation device,
A first step in which the three-dimensional scanner acquires the entire three-dimensional data of the article in a non-contact state with respect to the article;
A second step in which the three-dimensional measuring machine measures three-dimensional data of at least a predetermined shape portion of the article in a state of being in contact with the article;
The drawing data generation device generates drawing data of the article based on the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine. A third step;
A drawing data generation method comprising:
前記３次元スキャナーが、物品に対して非接触の状態で、前記物品の全体の３次元データを取得する第１の工程と、
前記３次元測定機が、前記物品に対して接触した状態で、前記物品の少なくとも所定の形状部位の３次元データを測定する第２の工程と、
前記図面データ生成装置が、前記３次元スキャナーにより得された前記物品の３次元データと、前記３次元測定機により取得された前記物品の３次元データに基づいて、前記物品の図面データを生成する第３の工程と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute a drawing data generation method in a drawing data generation system including a three-dimensional scanner, a three-dimensional measuring machine, and a drawing data generation device,
A first step in which the three-dimensional scanner acquires the entire three-dimensional data of the article in a non-contact state with respect to the article;
A second step in which the three-dimensional measuring machine measures three-dimensional data of at least a predetermined shape portion of the article in a state of being in contact with the article;
The drawing data generation device generates drawing data of the article based on the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional scanner and the three-dimensional data of the article obtained by the three-dimensional measuring machine. A third step;
A program that causes a computer to execute.
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