JP2022015170A

JP2022015170A - 三次元測定用治具

Info

Publication number: JP2022015170A
Application number: JP2020117849A
Authority: JP
Inventors: 一斗草谷; Kazuto Kusaya; 健晴疋田; Takeharu Hikita; 雄二岩永; Yuji Iwanaga; 将光清水; Masamitsu Shimizu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: JP7121073B2

Abstract

【課題】測定の死角を低減し、測定対象の三次元測定を好適に行うことが可能な三次元測定用治具を提供する。
【解決手段】三次元測定用治具３は、回転テーブル２０と、当該回転テーブル２０から立設される多角形状を呈する３本以上の柱部３０と、を備え、３本以上の柱部３０に囲まれた領域に測定対象２を設置可能であり、３本以上の柱部３０の側面のそれぞれには、複数のマーカＭが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、測定対象の三次元的な形状を測定する際に用いられる治具に関する。

特許文献１には、エンジンのシリンダヘッド等といった複雑な形状を呈する測定対象を三次元的にスキャンする際に、測定対象を矩形枠内に保持する治具が記載されている。かかる治具には、矩形枠の表裏両面に、それぞれ３つのマーカが設けられている。スキャン結果は、当該スキャン結果における３つのマーカの位置関係に応じて三次元的に重ねられる。

特開２００３－０８３７３９号公報

特許文献１に記載の技術では、表裏両面の３つのマーカが見えない方向からのスキャン結果は三次元的な測定に用いることができない。例えば、矩形枠の側方からは、表裏両面の３つのマーカがどちらも見えないため、当該方向からのスキャン結果を三次元的な測定に反映することはできない。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、測定の死角を低減し、測定対象の三次元測定を好適に行うことが可能な三次元測定用治具を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、本発明の三次元測定用治具は、基部と、当該基部から立設される多角形状を呈する３本以上の柱部と、を備え、３本以上の前記柱部に囲まれた領域に測定対象を設置可能であり、３本以上の前記柱部の側面のそれぞれには、複数のマーカが設けられていることを特徴とする。

本発明によると、測定の死角を低減し、測定対象の三次元測定を好適に行うことができる。

本発明の実施形態に係る三次元測定用治具を用いた三次元測定システムを模式的に示す図である。本発明の実施形態に係る三次元測定用治具を模式的に示す斜視図である。本発明の実施形態に係る三次元測定用治具を模式的に示す平面図である。本発明の実施形態に係る三次元測定用治具を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態に係るアタッチメントを模式的に示す正面図である。三次元測定用治具の使用例を説明するための側面図である。三次元測定用治具の使用例を説明するための側面図である。変形例に係る三次元測定用治具を模式的に示す斜視図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

＜三次元測定システム＞
図１に示すように、本発明の実施形態に係る三次元測定システム１は、測定対象２を保持する三次元測定用治具３と、三次元測定用治具３によって保持された測定対象２を撮像する撮像部４と、を備える。また、三次元測定システム１は、撮像部４を三次元的に移動可能に支持するアーム５と、撮像部４の撮像結果に基づいて、測定対象２の三次元画像を生成する制御部６と、三次元画像を表示する表示部７と、を備える。撮像部４及びアーム５は、作業者による手動操作、及び／又は、制御部６による自動制御が可能に構成されている。

＜三次元測定用治具＞
図２から図４に示すように、三次元測定用治具３は、昇降リフタ１０と、回転テーブル２０と、６本の柱部３０（３０Ａ～３０Ｆ）と、３本の橋部４０（４０Ａ～４０Ｃ）と、を備える。また、三次元測定用治具３は、一対のアタッチメント取付部５０と、アタッチメント６０と、を備える。

≪昇降リフタ≫
昇降リフタ１０は、床面に設置されており、当該昇降リフタ１０の上側に設けられている構造（回転テーブル２０等）を、作業者による手動操作、及び／又は、制御部６による自動制御によって上下動可能な移動部の一例である。

≪回転テーブル≫
回転テーブル２０は、昇降リフタ１０上に設けられており、平面視で円形状又は多角形状を呈する基部の一例である。回転テーブル２０は、昇降リフタ１０の上側に設けられる固定プレート２１と、固定プレート２１の上側に設けられる回転プレート２２と、を備える。回転プレート２２は、作業者による手動操作、及び／又は、制御部６による自動制御によって、当該回転プレート２２の中央部を通る上下軸周りに回動可能に構成されている。回転プレート２２には、作業者によって把持可能な把持部２３が設けられている。

≪柱部≫
柱部３０は、回転プレート２２の周縁部から上方に立設されており、平面視で多角形状を呈する棒状又は筒状部材である。本実施形態では、六角形状を呈する６本の柱部３０Ａ～３０Ｆが、平面視で六角形（例えば、正六角形）の各頂点となる位置に配置されている。

≪橋部≫
橋部４０は、２本の柱部３０の先端部同士と繋ぐ部材である。本実施形態では、橋部４０Ａは、隣り合う柱部３０Ａ，３０Ｂ間に架設されており、橋部４０Ｂは、隣り合う柱部３０Ｃ，３０Ｄ間に架設されており、橋部４０Ｃは、隣り合う柱部３０Ｅ，３０Ｆ間に架設されている。

≪アタッチメント取付部≫
一対のアタッチメント取付部５０は、回転プレート２２の周縁部から上方に立設されている。本実施形態では、一方のアタッチメント取付部５０は、隣り合う柱部３０Ｂ，３０Ｃ間に設けられており、他方のアタッチメント取付部５０は、隣り合う柱部３０Ａ，３０Ｆ間に設けられている。アタッチメント取付部５０は、上側及び内側に開口部を有し、後記するアタッチメント６０の脚部６２が収容可能な溝部５１と、溝部５１に収容された脚部６２を固定する（例えば、利用者による操作によって脚部６２を挟持して固定する）固定部５２と、を備える。

≪アタッチメント≫
図４に示すように、アタッチメント６０は、測定対象２に取付可能な部材である。図５に示すように、アタッチメント６０は、正面視で略Ｃ字形状を呈する本体部６１と、本体部６１の下端部から下方に延設される一対の脚部６２，６２と、本体部６１に設けられる複数の測定対象取付部６３と、を備える。アタッチメント６０は、測定対象２の各部位が複数の測定対象取付部６３に取り付けられる（例えば、測定対象取付部６３によって挟持される）ことによって、測定対象２を当該アタッチメント６０の一面側に保持する。

≪着脱用基部≫
図２から図４に示すように、三次元測定用治具３は、回転テーブル２０の上面に対して着脱可能な着脱用基部７０を備える。２本の柱部３０Ａ，３０Ｂは、着脱用基部７０から上方に延設されており、着脱用基部７０を介して回転プレート２２に対して、例えばボルト締結等によって着脱可能に設けられている。すなわち、着脱用基部７０は、アタッチメント６０における測定対象２の取付面とは反対の面側に位置する柱部３０Ａ，３０Ｂを回転プレート２２に対して着脱可能にする部材である。

着脱用基部７０、柱部３０Ａ，３０Ｂ、橋部４０Ａ及び回転プレート２２の少なくとも一つには、着脱用基部７０の取付姿勢を示す（又は、取付姿勢を規制する）取付姿勢案内部が設けられていることが望ましい。例えば、取付姿勢案内部は、着脱用基部７０の一側面及び回転プレート２２において当該一側面が設置される部位を同色に着色する等によって実現可能である。かかる構成によると、取り外された柱部３０Ａ，３０Ｂが正しくない位置に取り付けられたり、正しくない姿勢（向き）で取り付けられたりすることを防止することができる。

≪マーカ≫
回転プレート２２の上面（測定対象２側となる面）、柱部３０（３０Ａ～３０Ｆ）の６つの側面全て、及び、橋部４０（４０Ａ～４０Ｃ）の下面（測定対象２側となる面）には、それぞれ、複数のマーカＭが設けられている。マーカＭは、塗料、シール等によって構成されており、不規則な間隔（例えば、６０～１００ｍｍ間隔）で配置されている。
当該マーカＭは、回転プレート２２の上面に複数設けられている。また、当該マーカＭは、柱部３０の６つの側面それぞれに複数設けられている。また、当該マーカＭは、橋部４０の下面に複数設けられている。かかる構成によると、測定対象２が保持された三次元測定用治具３をどの方向から測定（撮像）しても、３つ以上のマーカが測定されるようになる。

＜動作例＞
続いて、三次元測定用治具３を用いた測定対象２の三次元測定の動作例について説明する。

≪準備段階≫
作業者は、アーム５を操作したり回転テーブル２０（回転プレート２２）を回転させたりすることによって、三次元測定用治具３を複数の方向から撮像部４に撮像させる。制御部６は、撮像部４による複数の方向からの三次元測定用治具３の撮像結果を取得する。制御部６は、撮像結果に含まれる複数のマーカＭを抽出し、複数の撮像結果において同一のマーカＭを識別する。制御部６は、同一であると識別されたマーカＭごとにＩＤを付与するとともに、複数のマーカＭの位置関係を算出する。制御部６は、かかる複数のマーカＭのＩＤ及び位置関係を予め記憶しておく。

≪測定対象設置段階≫
作業者は、着脱用基部７０を回転テーブル２０（回転プレート２２）から取り外す（図６参照）。続いて、作業者は、測定対象２にアタッチメント６０を取り付けるとともに、測定対象２が取り付けられたアタッチメント６０をアタッチメント取付部５０に取り付ける（図７参照）。ここで、作業者は、着脱用基部７０が取り外されて柱部３０Ａ，３０Ｂが除去されたスペースを介して、測定対象２及びアタッチメント６０をアタッチメント取付部５０に取り付けることができる。続いて、作業者は、着脱用基部７０を回転テーブル２０（回転プレート２２）に取り付ける（図４参照）。

≪三次元測定段階≫
作業者は、昇降リフタ１０を操作して測定対象２の高さ位置を調整する。続いて、作業者は、アーム５を操作したり回転テーブル２０（回転プレート２２）を回転させたりすることによって、測定対象２及び三次元測定用治具３を複数の方向から撮像部４に撮像させる。制御部６は、撮像部４による複数の方向からの測定対象２及び三次元測定用治具３の撮像結果を取得する。制御部６は、撮像結果に含まれる複数のマーカＭを抽出し、撮像結果における複数のマーカＭの位置関係と、予め記憶された複数のマーカＭのＩＤ及び位置関係と、に基づいて、各撮像結果における撮像部４の測定対象２及び三次元測定用治具３に対する距離及び方向を算出する。続いて、制御部６は、各撮像結果において算出された距離及び方向に基づいて、各撮像結果を組み合わせ、測定対象２の三次元測定を行う。ここで、制御部６は、測定対象２の三次元画像を生成し、生成された三次元画像を表示部７に表示させることができる。

従来は、特許文献１に記載の治具を用いる他に、測定対象２に対して複数のマーカＭを設けることによって三次元測定が行われていた。この場合には、マーカＭを設けたり取り外したりするのに多大な時間を要していた。また、複雑な形状を呈する測定対象２の部分的な厚みを測定する場合には、切断された測定対象２を用いることによって三次元測定が行われていた。この場合には、切断によって測定対象２が製品として使用不能になっていた。
これに対し、本発明の実施形態に係る三次元測定用治具３は、測定対象２に対して複数のマーカＭを設ける必要が無いため測定時間を短縮することができるとともに、切断による測定対象２のロスを無くすことができる。

本発明の実施形態に係る三次元測定用治具３は、基部（回転テーブル２０）と、当該基部から立設される多角形状を呈する３本以上の柱部３０と、を備え、３本以上の前記柱部３０に囲まれた領域に測定対象２を設置可能であり、３本以上の前記柱部３０の側面のそれぞれには、複数のマーカＭが設けられていることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、どの角度から測定した場合でも、３本以上の柱部の側面のそれぞれ設けられた複数のマーカＭのうち３つ以上のマーカＭが測定されるため、測定の死角を低減し、測定対象２の三次元測定を好適に行うことができる。

また、三次元測定用治具３は、複数の前記マーカＭが、前記基部にも設けられていることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、基部にもマーカＭが設けられているので、測定の死角をさらに低減し、測定対象２の三次元測定を好適に行うことができる。

また、三次元測定用治具３は、前記測定対象２に取付可能なアタッチメント６０と、前記基部から立設されており、前記アタッチメント６０が取付可能なアタッチメント取付部５０と、を備えることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、マーカＭが設けられる柱部３０と測定対象２が取り付けられる部位とが異なるため、測定対象２の重量による柱部３０の変形（マーカＭの相対位置の変化）等を抑え、測定対象２の三次元測定を好適に行うことができる。
また、三次元測定用治具３は、複数種類のアタッチメント６０を用意することによって、様々な形状の測定対象２の三次元測定を好適に行うことができる。

また、三次元測定用治具３は、１本以上の前記柱部３０が、前記基部に着脱可能であることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、柱部３０を外すことによって生じるスペースを介して測定対象２及びアタッチメント６０を設置したり取り外したりすることが可能となるので、作業者による作業性を向上することができる。

また、三次元測定用治具３は、前記基部が、回転可能に構成されていることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、測定対象２の三次元測定における測定方向を容易に変更することができる。

また、三次元測定用治具３は、前記基部を前記柱部３０の立設方向に移動可能な移動部（昇降リフタ１０）を備えることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、測定対象２の三次元測定における位置（高さ）調整を容易に行うことができる。

また、三次元測定用治具３は、２本の前記柱部３０の先端部同士を連結する橋部４０を備え、複数の前記マーカＭは、前記橋部４０にも設けられていることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、橋部４０にもマーカＭが設けられているので、測定の死角をさらに低減し、測定対象２の三次元測定を好適に行うことができる。

また、三次元測定用治具３は、前記柱部が、六角形状を呈し、前記マーカＭは、前記六角形状の６つの側面全てに設けられていることを特徴とする。
したがって、三次元測定用治具３は、六角形状を呈する柱部３０の６つの側面全てにマーカＭが設けられているので、測定の死角を好適に低減し、測定対象２の三次元測定を好適に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能である。例えば、柱部３０の数及び形状は、前記したものに限定されない。三次元測定用治具３は、３本以上の柱部３０を備えていればよく、柱部３０の形状は、当該柱部３０の軸線視で三角形状以上の多角形状であればよい。

例えば、図８に示すように、変形例に係る三次元測定用治具３Ｘは、昇降リフタ１０と、回転テーブル２０と、３本の柱部３０（３０Ａ～３０Ｃ）と、一対のアタッチメント取付部５０と、アタッチメント６０と、を備える。変形例に係る三次元測定用治具３Ｘにおいて、３本の柱部３０Ａ～３０Ｃは、平面視で正三角形の頂点に位置する。また、変形例に係る三次元測定用治具３Ｘにおいて、橋部４０及び着脱用基部７０は、省略されている。また、三次元測定用治具３，３Ｘは、アタッチメント取付部５０を有しておらず、１本以上の柱部３０（例えば、２本の柱部３０）にアタッチメント６０を取付可能な構成であってもよい。

１三次元測定システム
２測定対象
３，３Ｘ三次元測定用治具
１０昇降リフタ（移動部）
２０回転テーブル（基部）
３０柱部
４０橋部
５０アタッチメント取付部
６０アタッチメント
Ｍマーカ

Claims

基部と、当該基部から立設される多角形状を呈する３本以上の柱部と、を備え、
３本以上の前記柱部に囲まれた領域に測定対象を設置可能であり、
３本以上の前記柱部の側面のそれぞれには、複数のマーカが設けられている
ことを特徴とする三次元測定用治具。
複数の前記マーカは、前記基部にも設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の三次元測定用治具。
前記測定対象に取付可能なアタッチメントと、
前記基部から立設されており、前記アタッチメントが取付可能なアタッチメント取付部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の三次元測定用治具。
１本以上の前記柱部は、前記基部に着脱可能である
ことを特徴とする請求項３に記載の三次元測定用治具。
前記基部は、回転可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の三次元測定用治具。
前記基部を前記柱部の立設方向に移動可能な移動部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三次元測定用治具。
２本の前記柱部の先端部同士を連結する橋部を備え、
複数の前記マーカは、前記橋部にも設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の三次元測定用治具。
前記柱部は、六角形状を呈し、
前記マーカは、前記六角形状の６つの側面全てに設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の三次元測定用治具。