JP2526973B2 - 三次元複合自由曲面形状の測定装置 - Google Patents
三次元複合自由曲面形状の測定装置Info
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- JP2526973B2 JP2526973B2 JP63048276A JP4827688A JP2526973B2 JP 2526973 B2 JP2526973 B2 JP 2526973B2 JP 63048276 A JP63048276 A JP 63048276A JP 4827688 A JP4827688 A JP 4827688A JP 2526973 B2 JP2526973 B2 JP 2526973B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は三次元複合自由曲面形状の測定装置、特に被
測定物とセンサーとが干渉することなく自由曲面の自動
測定を可能とする測定装置に関する。
測定物とセンサーとが干渉することなく自由曲面の自動
測定を可能とする測定装置に関する。
［従来の技術］ 第13図には従来の測定基準データの創成と測定手順が
示されている。同図に示されるように、プレス型などの
被測定物の三次元複合自由曲面形状を自動測定するため
の測定基準データは、大型コンピュータを利用して形状
データ（幾何モデル）上の測定必要点を三次元座標値Ｐ
（X,Y,Z）と面ノルマルベクトルＮ（i,j,k）として計算
し創成する。そして、この測定基準データ群を基に各測
定点について面直角方向から測定し、測定後は指示量だ
け上方に逃がし、次の測定点のアプローチ開始点に高速
三次元移動を行う。この工程を測定基準データがある限
り繰り返して処理するという手段をとっていた。
示されている。同図に示されるように、プレス型などの
被測定物の三次元複合自由曲面形状を自動測定するため
の測定基準データは、大型コンピュータを利用して形状
データ（幾何モデル）上の測定必要点を三次元座標値Ｐ
（X,Y,Z）と面ノルマルベクトルＮ（i,j,k）として計算
し創成する。そして、この測定基準データ群を基に各測
定点について面直角方向から測定し、測定後は指示量だ
け上方に逃がし、次の測定点のアプローチ開始点に高速
三次元移動を行う。この工程を測定基準データがある限
り繰り返して処理するという手段をとっていた。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の課題 ところで、プレス型などの被測定物の形状は極めて複
雑であり、前述したようにPoint to Point測定方式によ
ると、測定点間の移動は前の測定点の上空から次の測定
点のアプローチ開始点に高速三次元移動を行うことにな
る。この場合、測定時間をより短くするために、測定点
間の移動は極力被測定物形状に近い部分を通すように設
定される。しかし、曲率の厳しい形状を自動測定する場
合には測定点が形状に沿って定義されておらず、遠く離
れている場面が発生すると、測定点間を高速移動時にセ
ンサもしくは測定機本体が被測定物に干渉して破損する
恐れが生じる。
雑であり、前述したようにPoint to Point測定方式によ
ると、測定点間の移動は前の測定点の上空から次の測定
点のアプローチ開始点に高速三次元移動を行うことにな
る。この場合、測定時間をより短くするために、測定点
間の移動は極力被測定物形状に近い部分を通すように設
定される。しかし、曲率の厳しい形状を自動測定する場
合には測定点が形状に沿って定義されておらず、遠く離
れている場面が発生すると、測定点間を高速移動時にセ
ンサもしくは測定機本体が被測定物に干渉して破損する
恐れが生じる。
従来はこの問題を回避するため、被測定物形状と測定
点分布状況をオペレータが確認し、測定範囲限度（シザ
リング）機能により一度の連続測定で対象とする測定点
を限定し、被測定物とセンサ等との干渉を防ぐ方法をと
っていた。
点分布状況をオペレータが確認し、測定範囲限度（シザ
リング）機能により一度の連続測定で対象とする測定点
を限定し、被測定物とセンサ等との干渉を防ぐ方法をと
っていた。
しかし、この方式では測定の対象であるプレス型等に
おいては、一般に４分割程度の範囲限定が必要であり、
このためオペレータの作業工数が増加すると共に測定効
率の悪化につながるという問題があった。
おいては、一般に４分割程度の範囲限定が必要であり、
このためオペレータの作業工数が増加すると共に測定効
率の悪化につながるという問題があった。
発明の目的 この発明は係る課題を解決するためになされたもの
で、被測定物とセンサとが干渉することなく自由曲面の
自動測定を可能とする三次元複合自由曲面形状の測定装
置を得ることを目的とする。
で、被測定物とセンサとが干渉することなく自由曲面の
自動測定を可能とする三次元複合自由曲面形状の測定装
置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、被測定物の形
状データを記憶しておく形状データ記憶手段と、前記形
状データを基準として被測定物を自動測定するための測
定基準データを創成しその測定基準データを記憶してお
く測定基準データ演算記憶手段と、前記形状データを基
準として被測定物と干渉しない一定量だけオフセットし
たオフセット多面体データを創成しそのオフセット多面
体データを記憶しておく多面体データ演算記憶手段と、
前記測定基準データを基に指示された測定範囲について
オフセット多面体データから被測定物と干渉しない移動
経路データを創成しその移動経路データを記憶しておく
移動経路データ演算記憶手段と、前記測定基準データと
移動経路データに基づき測定を行うための測定動作デー
タの創成する測定動作データ演算手段と、実際に測定を
行う自動測定手段と、を備えたことを特徴とする。
状データを記憶しておく形状データ記憶手段と、前記形
状データを基準として被測定物を自動測定するための測
定基準データを創成しその測定基準データを記憶してお
く測定基準データ演算記憶手段と、前記形状データを基
準として被測定物と干渉しない一定量だけオフセットし
たオフセット多面体データを創成しそのオフセット多面
体データを記憶しておく多面体データ演算記憶手段と、
前記測定基準データを基に指示された測定範囲について
オフセット多面体データから被測定物と干渉しない移動
経路データを創成しその移動経路データを記憶しておく
移動経路データ演算記憶手段と、前記測定基準データと
移動経路データに基づき測定を行うための測定動作デー
タの創成する測定動作データ演算手段と、実際に測定を
行う自動測定手段と、を備えたことを特徴とする。
［作用］ 前記構成により、本発明装置は、被測定物の三次元複
合自由曲面形状を表現している形状データ（幾何モデ
ル）を基準として、創成演算された測定基準データを用
いて自動測定するときの被測定物から干渉を防止するも
のであり、このために、形状データ（幾何モデル）を基
準として創成演算されたオフセット多面体データ上にお
ける測定点間の移動経路データを求めこの移動経路デー
タと実際の測定基準データとから最適な測定経路を創成
演算することにより被測定物との干渉を回避することが
でき、これによって自動測定を効率良く行うことができ
る。
合自由曲面形状を表現している形状データ（幾何モデ
ル）を基準として、創成演算された測定基準データを用
いて自動測定するときの被測定物から干渉を防止するも
のであり、このために、形状データ（幾何モデル）を基
準として創成演算されたオフセット多面体データ上にお
ける測定点間の移動経路データを求めこの移動経路デー
タと実際の測定基準データとから最適な測定経路を創成
演算することにより被測定物との干渉を回避することが
でき、これによって自動測定を効率良く行うことができ
る。
［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明す
る。
る。
第１図には本発明装置の全体構成が示されている。
同図において、本発明の測定装置は、被測定物の形状
データ（幾何モデル）を記憶しておく形状データ記憶手
段１と、前記形状データを基準として被測定物を移動測
定するための測定基準データを創成しこれを記憶してお
く測定基準データ演算記憶手段２を含み、この演算記憶
手段２では前記形状データ１上に測定点を定義する三次
元座標値（X,Y,Z）と面ノルマルベクトルＮ（i,j,k）と
が演算される。
データ（幾何モデル）を記憶しておく形状データ記憶手
段１と、前記形状データを基準として被測定物を移動測
定するための測定基準データを創成しこれを記憶してお
く測定基準データ演算記憶手段２を含み、この演算記憶
手段２では前記形状データ１上に測定点を定義する三次
元座標値（X,Y,Z）と面ノルマルベクトルＮ（i,j,k）と
が演算される。
また、前記形状データを基準として被測定物を干渉し
ない一定量だけ平面オフセット近似し、干渉部を完全に
除去したセンサ移動経路面であるオフセット多面体形状
データを創成するオフセット多面体データ演算記憶手段
４と、前記測定基準データを基にオペレータによって指
示された測定範囲についてオフセット多面体データから
被測定物に干渉しない移動経路データを創成し、これを
記憶する移動経路データ演算記憶手段６とを含んでお
り、この移動経路データ演算記憶手段６では、測定基準
データの測定軸各々の２点に於いてその２点を含むＺ軸
に平行な平面が定義され、オフセット多面体との交線上
の各々のオフセット平面の端点が測定点間の移動経路デ
ータとして演算される。
ない一定量だけ平面オフセット近似し、干渉部を完全に
除去したセンサ移動経路面であるオフセット多面体形状
データを創成するオフセット多面体データ演算記憶手段
４と、前記測定基準データを基にオペレータによって指
示された測定範囲についてオフセット多面体データから
被測定物に干渉しない移動経路データを創成し、これを
記憶する移動経路データ演算記憶手段６とを含んでお
り、この移動経路データ演算記憶手段６では、測定基準
データの測定軸各々の２点に於いてその２点を含むＺ軸
に平行な平面が定義され、オフセット多面体との交線上
の各々のオフセット平面の端点が測定点間の移動経路デ
ータとして演算される。
更に、実際に測定を行う測定基準データと被測定物と
の干渉を防止するための移動経路データに基づき測定機
による具体的な測定を行うための測定動作データ、即ち
アプローチ開始点やアプローチ上空点、アプローチ終了
点を演算し自動測定手段10に測定指令を出力する測定動
作データ演算手段８が設けられている。この場合、次の
測定点への移動に際し移動経路データの該当データが存
在する場合は移動測定手段10に移動経路データが出力さ
れ、被測定物との干渉を回避しつつ効率良く自動測定が
行われる。
の干渉を防止するための移動経路データに基づき測定機
による具体的な測定を行うための測定動作データ、即ち
アプローチ開始点やアプローチ上空点、アプローチ終了
点を演算し自動測定手段10に測定指令を出力する測定動
作データ演算手段８が設けられている。この場合、次の
測定点への移動に際し移動経路データの該当データが存
在する場合は移動測定手段10に移動経路データが出力さ
れ、被測定物との干渉を回避しつつ効率良く自動測定が
行われる。
第２図には本実施例におけるシステム概略が示されて
おり、三次元測定機本体10には検出センサ14が取り付け
られていて、該センサ14の下方には測定すべきプレス型
などの被測定物12が載置されている。データの入出力制
御や測定経路データの作成制御およびシステム全体をコ
ントロールする主コンピュータ20は、CPU22とROM24およ
びRAM26を備えている。CPU22は回線30を介してインター
フェース32に結線され、該インターフェース32は三次元
測定機本体10の制御用サブコンピュータ40とCPU22との
間の信号のやりとりの制御を行う。また、前記CPU22は
キーボード等の入力装置34並びにグラフィックディスプ
レイ36などの出力装置や磁気ディスク装置などの外部記
憶装置38に接続される。前記ROM24内には後述のフロー
チャートを実現するためのCPU22の制御プログラムが格
納されており、CPU22はこの制御プログラムに従って入
力装置34からのデータの入力や測定経路データの作成、
およびグラフィクディスプレイ36により被測定物形状の
表示や測定データによるカラー解析表示を行う。
おり、三次元測定機本体10には検出センサ14が取り付け
られていて、該センサ14の下方には測定すべきプレス型
などの被測定物12が載置されている。データの入出力制
御や測定経路データの作成制御およびシステム全体をコ
ントロールする主コンピュータ20は、CPU22とROM24およ
びRAM26を備えている。CPU22は回線30を介してインター
フェース32に結線され、該インターフェース32は三次元
測定機本体10の制御用サブコンピュータ40とCPU22との
間の信号のやりとりの制御を行う。また、前記CPU22は
キーボード等の入力装置34並びにグラフィックディスプ
レイ36などの出力装置や磁気ディスク装置などの外部記
憶装置38に接続される。前記ROM24内には後述のフロー
チャートを実現するためのCPU22の制御プログラムが格
納されており、CPU22はこの制御プログラムに従って入
力装置34からのデータの入力や測定経路データの作成、
およびグラフィクディスプレイ36により被測定物形状の
表示や測定データによるカラー解析表示を行う。
三次元測定機本体10は、制御用のサブコンピュータ40
を有しており、主コンピュータ20と前記インターフェー
ス32を介して結線される。このサブコンピュータ40も主
コンピュータ20と同様にCPU42、ROM44、RAM46から構成
される。CPU42は、回線50やインターフェース52を介し
て三次元測定機本体10の駆動回路である小型コンピュー
タ54に結線され、インターフェース52にはサブコンピュ
ータ40からの三次元測定機本体10の作動命令が書き込ま
れる。
を有しており、主コンピュータ20と前記インターフェー
ス32を介して結線される。このサブコンピュータ40も主
コンピュータ20と同様にCPU42、ROM44、RAM46から構成
される。CPU42は、回線50やインターフェース52を介し
て三次元測定機本体10の駆動回路である小型コンピュー
タ54に結線され、インターフェース52にはサブコンピュ
ータ40からの三次元測定機本体10の作動命令が書き込ま
れる。
次に、コンピュータ60は被測定物12の形状データ（幾
何モデル）の管理や形状データを基にして測定用基準デ
ータとオフセット多面体データを創成演算するためのコ
ンピュータであって、CPU62、ROM64、RAM66からなり、C
PU62はインターフェース68および回線70を介して主コン
ピュータ20のCPU22に結線される。前記CPU60には磁気デ
ィスク装置などの外部記憶装置72およびキーボードなど
の入力装置74、グラフィックディスプレイ76が接続され
る。なおこのコンピュータ60は、他の演算処理も行うが
本発明の実施例とは直接的に関連がないでその説明は省
略する。
何モデル）の管理や形状データを基にして測定用基準デ
ータとオフセット多面体データを創成演算するためのコ
ンピュータであって、CPU62、ROM64、RAM66からなり、C
PU62はインターフェース68および回線70を介して主コン
ピュータ20のCPU22に結線される。前記CPU60には磁気デ
ィスク装置などの外部記憶装置72およびキーボードなど
の入力装置74、グラフィックディスプレイ76が接続され
る。なおこのコンピュータ60は、他の演算処理も行うが
本発明の実施例とは直接的に関連がないでその説明は省
略する。
次に第４図に基づき測定経路データ作成の原理を説明
する。
する。
同図において、符号200を被測定物の原型となる形状
データ曲面とすると、その曲面形状は構成点Ｐの三次元
座標値（X,Y,Z）および接線ベクトルT1,T2によって特定
することができる。このような形状データは、いわゆる
プレスすべき物品が例えば自動車用パネルとすれば、そ
の外観またはボデーの設計から決定されるものである。
被測定物12を自動測定するための測定基準データは、被
測定物の三次元複合自由曲面形状を表現する形状データ
（幾何モデル）上の点であり、具体的には三次元座標値
とその点における面ノルマルベクトル値Ｎである。測定
基準データの創成は、グラフィックディスプレイから測
定希望点を指示し、面上の点を自動計算することにより
行うが、ここでは説明を省略する。
データ曲面とすると、その曲面形状は構成点Ｐの三次元
座標値（X,Y,Z）および接線ベクトルT1,T2によって特定
することができる。このような形状データは、いわゆる
プレスすべき物品が例えば自動車用パネルとすれば、そ
の外観またはボデーの設計から決定されるものである。
被測定物12を自動測定するための測定基準データは、被
測定物の三次元複合自由曲面形状を表現する形状データ
（幾何モデル）上の点であり、具体的には三次元座標値
とその点における面ノルマルベクトル値Ｎである。測定
基準データの創成は、グラフィックディスプレイから測
定希望点を指示し、面上の点を自動計算することにより
行うが、ここでは説明を省略する。
オフセット多面体の創成は、この形状データ（幾何モ
デル）の構成点Ｐの三次元座標値と接線ベクトルから、
その点における面直角ベクトルを求め、被測定物に干渉
しない一定量だけオフセットし、オフセット形状におい
て許容トレランス値内での平面に近似して行う。
デル）の構成点Ｐの三次元座標値と接線ベクトルから、
その点における面直角ベクトルを求め、被測定物に干渉
しない一定量だけオフセットし、オフセット形状におい
て許容トレランス値内での平面に近似して行う。
即ち、第５図において、符号200を形状データ（幾何
モデル）上の点Ｐの集りによって構成される複合三次元
の曲面形状とすると、形状データ（幾何モデル）上の構
成点Ｐにおける接線ベクトルT1,T2からその点における
面ノルマルベクトルＮを求め、被測定物に干渉しない一
定量だけオフセットした曲面形状202を求める。そし
て、その曲面形状202を基に許容トラレンス値内での平
面に近似し、オフセット多面体204として創成演算を行
う。
モデル）上の点Ｐの集りによって構成される複合三次元
の曲面形状とすると、形状データ（幾何モデル）上の構
成点Ｐにおける接線ベクトルT1,T2からその点における
面ノルマルベクトルＮを求め、被測定物に干渉しない一
定量だけオフセットした曲面形状202を求める。そし
て、その曲面形状202を基に許容トラレンス値内での平
面に近似し、オフセット多面体204として創成演算を行
う。
この時、オフセット面同士の干渉は、交線計算を行っ
て全て排除するため、オフセット多面体形状のどこに測
定用ヘッドを位置決めしても被測定物との干渉は発生し
ない。これによって、このオフセット多面体204上で任
意の平面を指示し、オフセット多面体との交線計算を行
えばおのずから測定点間の移動経路を求めることができ
る。しかも被測定物との干渉は絶対に発生しない経路が
求められる。
て全て排除するため、オフセット多面体形状のどこに測
定用ヘッドを位置決めしても被測定物との干渉は発生し
ない。これによって、このオフセット多面体204上で任
意の平面を指示し、オフセット多面体との交線計算を行
えばおのずから測定点間の移動経路を求めることができ
る。しかも被測定物との干渉は絶対に発生しない経路が
求められる。
このようにして求めた測定基準データとオフセット多
面体データとを主コンピュータ20に転送し、外部記憶装
置38に格納してユーザに提供される。
面体データとを主コンピュータ20に転送し、外部記憶装
置38に格納してユーザに提供される。
ここで、オフセット多面体データを用いた測定点間の
移動経路データの作成を第６図に基づき説明する。この
データの作成は、グラフィックディスプレイ上に表示し
た被測定物の平面図において、被測定物形状に合った測
定範囲の指示をすることによって行われ、測定範囲の指
示は画面上でクロスヘアカーソルや座標値入力により
P1,P2,…Pnのように行う。このように指示された測定範
囲内に含まれる測定基準データの測定順の各々の２点に
おいて、第７図に示されるように、その２点を含むＺ軸
に平行な断面切り用の平面206とオフセット多面体デー
タ204との交線計算が行われる。交線計算は多面体の一
平面づつ行われ、一平面の２端点の値が移動経路データ
として求められる。
移動経路データの作成を第６図に基づき説明する。この
データの作成は、グラフィックディスプレイ上に表示し
た被測定物の平面図において、被測定物形状に合った測
定範囲の指示をすることによって行われ、測定範囲の指
示は画面上でクロスヘアカーソルや座標値入力により
P1,P2,…Pnのように行う。このように指示された測定範
囲内に含まれる測定基準データの測定順の各々の２点に
おいて、第７図に示されるように、その２点を含むＺ軸
に平行な断面切り用の平面206とオフセット多面体デー
タ204との交線計算が行われる。交線計算は多面体の一
平面づつ行われ、一平面の２端点の値が移動経路データ
として求められる。
このように、２点の測定点間に存在する多面体上のす
べての平面について、断面切りのための平面206との交
線計算を行うことにより、１本の移動経路データP1,P2,
…Pnが求められる。この平面同士の交線計算は、曲面と
の計算に比べ短時間で終るため、リアルタイム処理に十
分対応することができる。
べての平面について、断面切りのための平面206との交
線計算を行うことにより、１本の移動経路データP1,P2,
…Pnが求められる。この平面同士の交線計算は、曲面と
の計算に比べ短時間で終るため、リアルタイム処理に十
分対応することができる。
さらに、第８図のように、測定経路データには三次元
複合自由曲面形状を高速かつ高精度に測定するために、
測定動作点である面直測定アプローチ開始点やアプロー
チ上空点、アプローチ終了点が計算され付加されること
により完成する。
複合自由曲面形状を高速かつ高精度に測定するために、
測定動作点である面直測定アプローチ開始点やアプロー
チ上空点、アプローチ終了点が計算され付加されること
により完成する。
次に、本実施例のソフトウェア構成を第９図ないし第
11図の制御フローチャートに基づき説明する。
11図の制御フローチャートに基づき説明する。
このフローチャートを実現するプログラムは、前述し
た第２図における主コンピュータ20のROM24、三次元測
定機制御用のサブコンピュータ40のROM44、および被測
定物の形状データ（幾何モデル）管理測定用基準データ
創成、オフセット多面体創成演算用のコンピュータ60の
ROM64、及びコンピュータ54の図示しないROMにそれぞれ
書き込まれている。
た第２図における主コンピュータ20のROM24、三次元測
定機制御用のサブコンピュータ40のROM44、および被測
定物の形状データ（幾何モデル）管理測定用基準データ
創成、オフセット多面体創成演算用のコンピュータ60の
ROM64、及びコンピュータ54の図示しないROMにそれぞれ
書き込まれている。
第９図は本実施例の全体プロセスを表す制御フローチ
ャートであり、ステップ300でこのプロセスが実行に入
り、ステップ302ではコンピュータ60においてグラフィ
ックディスプレイ76から指示された測定希望点について
形状データの面上点、すなわち機測定物の測定用基準デ
ータである三次元座標値（X,Y,Z）とその点における面
ノルマルベクトル値Ｎ（i,j,k）が自動計算され創成さ
れる。創成された測定基準データは、CPU62の制御によ
りインターフェース68,回線70を介してコンピュータ20
のRAM26に転送され、外部記憶装置38の記憶領域38aに格
納される。次にステップ304でも同様にコンピュータ60
においてオフセット多面体データの創成が行われる。
ャートであり、ステップ300でこのプロセスが実行に入
り、ステップ302ではコンピュータ60においてグラフィ
ックディスプレイ76から指示された測定希望点について
形状データの面上点、すなわち機測定物の測定用基準デ
ータである三次元座標値（X,Y,Z）とその点における面
ノルマルベクトル値Ｎ（i,j,k）が自動計算され創成さ
れる。創成された測定基準データは、CPU62の制御によ
りインターフェース68,回線70を介してコンピュータ20
のRAM26に転送され、外部記憶装置38の記憶領域38aに格
納される。次にステップ304でも同様にコンピュータ60
においてオフセット多面体データの創成が行われる。
このステップにおけるオフセット多面体データの創成
につき、第10図の制御フローチャートにより説明する
と、このフローチャートを実行するプログラムはコンピ
ュータ60のROM64に書き込まれている。そして、ステッ
プ400で実行に入り、ステップ402ではCPU62の内部レジ
スタやRAM66などの初期化が行われる。次にステップ404
で外部記憶装置72に予め格納されている形状データ（幾
何モデル）の指定や、オフセット条件データなどがキー
ボード74から入力され、RAM66に取り込まれる。この取
込み指示により外部記憶装置72から形状データ（幾何モ
デル）をRAM66に取り込み（ステップ406）、ステップ40
8において形状データ（幾何モデル）200の構成点Ｐの三
次元座標値（X,Y,Z）と接線ベクトルT1,T2からその点に
おける面ノルマベクトル値が求められ、指示値だけオフ
セットしたオフセット三次元複合自由曲面202が創成さ
れる。ステップ410では、RAM66内のオフセット三次元複
合自由曲面202を基にして、許容トレランス値に従い曲
面形状を平面で近似したオフセット多面体データ204が
求められ、RAM66に記憶される。なお、オフセット面同
士の干渉部分については除去する手続きを実行し、完全
なオフセット多面体データ204が創成される。創成され
たオフセット多面体データは、CPU62の制御によりイン
ターフェース68、回線70を介して主コンピュータ20のRA
M26に転送され、外部記憶装置38の記憶領域38bに格納さ
れる。（ステップ412,414）。
につき、第10図の制御フローチャートにより説明する
と、このフローチャートを実行するプログラムはコンピ
ュータ60のROM64に書き込まれている。そして、ステッ
プ400で実行に入り、ステップ402ではCPU62の内部レジ
スタやRAM66などの初期化が行われる。次にステップ404
で外部記憶装置72に予め格納されている形状データ（幾
何モデル）の指定や、オフセット条件データなどがキー
ボード74から入力され、RAM66に取り込まれる。この取
込み指示により外部記憶装置72から形状データ（幾何モ
デル）をRAM66に取り込み（ステップ406）、ステップ40
8において形状データ（幾何モデル）200の構成点Ｐの三
次元座標値（X,Y,Z）と接線ベクトルT1,T2からその点に
おける面ノルマベクトル値が求められ、指示値だけオフ
セットしたオフセット三次元複合自由曲面202が創成さ
れる。ステップ410では、RAM66内のオフセット三次元複
合自由曲面202を基にして、許容トレランス値に従い曲
面形状を平面で近似したオフセット多面体データ204が
求められ、RAM66に記憶される。なお、オフセット面同
士の干渉部分については除去する手続きを実行し、完全
なオフセット多面体データ204が創成される。創成され
たオフセット多面体データは、CPU62の制御によりイン
ターフェース68、回線70を介して主コンピュータ20のRA
M26に転送され、外部記憶装置38の記憶領域38bに格納さ
れる。（ステップ412,414）。
前述した第９図のステップ306では、主コンピュータ2
0におけるオフセット多面体上の移動経路データの創成
が行われるが、これを第11図のフローチャートに基づき
説明する。
0におけるオフセット多面体上の移動経路データの創成
が行われるが、これを第11図のフローチャートに基づき
説明する。
このフローチャートを実現するプログラムは、主コン
ピュータ20のROM24に書き込まれており、ステップ500で
このルーチンが実行に入り、ステップ502ではCPU22の内
部レジスタやRAM26などの初期化が行われる。ステップ5
04では、CPU22に結線されているキーボード34から、外
部記憶装置38の記憶領域に記憶されている測定基準デー
タとオフセット多面体データの名前がRAM26に入力され
る。そして、記憶領域38aからは測定基準データが、ま
た記憶領域38bからはオフセット多面体データがRAM26に
取り込まれる（ステップ506,508）。ステップ510では、
この取り込まれた測定基準データの中に含まれる被測定
物形状を表す外形線データが、グラフィックディスプレ
イ36の画面上の表示座標に対応したビデオRAMアドレス
に転送され、その結果第６図に示されるような被測定物
形状が表示される。ステップ512および514では、被測定
物形状に合った測定範囲を決定する点列情報が、キーボ
ード34またはグラフィックディスプレイ36からRAM26に
入力され、同じく画面上の表示座標に対応したビデオRA
Mアドレスに転送され、測定範囲を示す点や線が表示さ
れる（第６図参照）。データ準備完了後はステップ516
に進み、RAM26内で指示された測定範囲内に含まれる測
定基準データの測定順の各々の２点において、後述のオ
フセット多面体データの断面切り計算を行われる。
ピュータ20のROM24に書き込まれており、ステップ500で
このルーチンが実行に入り、ステップ502ではCPU22の内
部レジスタやRAM26などの初期化が行われる。ステップ5
04では、CPU22に結線されているキーボード34から、外
部記憶装置38の記憶領域に記憶されている測定基準デー
タとオフセット多面体データの名前がRAM26に入力され
る。そして、記憶領域38aからは測定基準データが、ま
た記憶領域38bからはオフセット多面体データがRAM26に
取り込まれる（ステップ506,508）。ステップ510では、
この取り込まれた測定基準データの中に含まれる被測定
物形状を表す外形線データが、グラフィックディスプレ
イ36の画面上の表示座標に対応したビデオRAMアドレス
に転送され、その結果第６図に示されるような被測定物
形状が表示される。ステップ512および514では、被測定
物形状に合った測定範囲を決定する点列情報が、キーボ
ード34またはグラフィックディスプレイ36からRAM26に
入力され、同じく画面上の表示座標に対応したビデオRA
Mアドレスに転送され、測定範囲を示す点や線が表示さ
れる（第６図参照）。データ準備完了後はステップ516
に進み、RAM26内で指示された測定範囲内に含まれる測
定基準データの測定順の各々の２点において、後述のオ
フセット多面体データの断面切り計算を行われる。
すなわち、第12図において、被測定物形状を表す形状
データ（幾何モデル）200上の測定順の２個の測定基準
データP1,P2が持つベクトル方向の直線L1,L2がオフセッ
ト多面体データ204と交わる点P10,P20が求められる。次
にその２点P10,P20を含むＺ軸に平行な断面切り用の平
面206とオフセット多面体データ204との交線計算が行わ
れる。交線計算は２点P10,P20間の多面体の一平面ずつ
を行い、平面の２端点が移動経路点データとして求めら
れる。第12図の実施例では、P10,…P15,P20が移動経路
点データとなる。このようにして求めたオフセット多面
体上の移動経路点データを、測定基準データと共に外部
記憶装置38の記憶領域38cに測定経路データとして記憶
させる。ステップ520では、全ての測定基準データにつ
いて移動経路点の計算が終了したか否かを判断し、まだ
存在する場合にはステップ516へ戻り処理を繰り返す。
全ての測定基準データについて計算処理が終了すると、
ステップ522へ移り処理が完了する。
データ（幾何モデル）200上の測定順の２個の測定基準
データP1,P2が持つベクトル方向の直線L1,L2がオフセッ
ト多面体データ204と交わる点P10,P20が求められる。次
にその２点P10,P20を含むＺ軸に平行な断面切り用の平
面206とオフセット多面体データ204との交線計算が行わ
れる。交線計算は２点P10,P20間の多面体の一平面ずつ
を行い、平面の２端点が移動経路点データとして求めら
れる。第12図の実施例では、P10,…P15,P20が移動経路
点データとなる。このようにして求めたオフセット多面
体上の移動経路点データを、測定基準データと共に外部
記憶装置38の記憶領域38cに測定経路データとして記憶
させる。ステップ520では、全ての測定基準データにつ
いて移動経路点の計算が終了したか否かを判断し、まだ
存在する場合にはステップ516へ戻り処理を繰り返す。
全ての測定基準データについて計算処理が終了すると、
ステップ522へ移り処理が完了する。
以上により作成された測定経路のデータは、第９図の
ステップ308により主コンピュータ20のCPU22の制御によ
り、外部記憶装置38の記憶領域38cからRAM26に取り出さ
れ、回線30,インターフェース32を介してサブコンピュ
ータ40のRAM46に転送される。そして、ステップ310で転
送された測定経路データのうち、測定基準データについ
て三次元複合自由曲面形状を高速でしかも高精度に測定
するための測定動作点である面直測定アプローチ開始点
やアプローチ上空点、アプローチ終了点が計算される。
この計算はサブコンピュータ40のROM44に書き込まれて
いるプログラムの制御により、CPU42で計算され付加さ
れることにより測定経路データが完成する。完成された
測定経路データは、回線50,インターフェース52および
小型コンピュータ54に逐次に転送され、三次元測定機本
体10により被測定物12が自動測定される。
ステップ308により主コンピュータ20のCPU22の制御によ
り、外部記憶装置38の記憶領域38cからRAM26に取り出さ
れ、回線30,インターフェース32を介してサブコンピュ
ータ40のRAM46に転送される。そして、ステップ310で転
送された測定経路データのうち、測定基準データについ
て三次元複合自由曲面形状を高速でしかも高精度に測定
するための測定動作点である面直測定アプローチ開始点
やアプローチ上空点、アプローチ終了点が計算される。
この計算はサブコンピュータ40のROM44に書き込まれて
いるプログラムの制御により、CPU42で計算され付加さ
れることにより測定経路データが完成する。完成された
測定経路データは、回線50,インターフェース52および
小型コンピュータ54に逐次に転送され、三次元測定機本
体10により被測定物12が自動測定される。
尚、第３図には以上説明した本実施例における測定基
準情報の作成および測定方法の全体図が示されている。
準情報の作成および測定方法の全体図が示されている。
以上説明したように、本発明の実施例によれば、被測
定物形状データ（幾何モデル）を基に測定センサが干渉
しない一定量だけオフセットしたオフセット多面体デー
タを用いて測定点間の移動経路を求めるようにしたこと
で、これまで最も危険とされていた三次元複合自由曲面
形状の全自動５軸測定も、測定センサーの回転や揺動動
作による被測定物との干渉問題から解放され、効率良く
高精度に行うことができる。
定物形状データ（幾何モデル）を基に測定センサが干渉
しない一定量だけオフセットしたオフセット多面体デー
タを用いて測定点間の移動経路を求めるようにしたこと
で、これまで最も危険とされていた三次元複合自由曲面
形状の全自動５軸測定も、測定センサーの回転や揺動動
作による被測定物との干渉問題から解放され、効率良く
高精度に行うことができる。
また、三次元複合自由曲面形状を平面によるオフセッ
ト多面体に変換したことにより、現場サイドのCPUで自
由に計算処理可能となり、より現場に密着した効率の良
い測定経路データの創成が可能となる。
ト多面体に変換したことにより、現場サイドのCPUで自
由に計算処理可能となり、より現場に密着した効率の良
い測定経路データの創成が可能となる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、形状データ
（幾何モデル）を基にして一定量オフセットしたオフセ
ット多面体を作り、自動測定前に各々の測定点を結ぶ多
面体上の移動経路を求めることにより、曲面形状に干渉
することなく高速測定を行うことができる。
（幾何モデル）を基にして一定量オフセットしたオフセ
ット多面体を作り、自動測定前に各々の測定点を結ぶ多
面体上の移動経路を求めることにより、曲面形状に干渉
することなく高速測定を行うことができる。
第１図は本発明に係る三次元複合自由曲面形状の測定装
置の全体構成を示す図、 第２図は本実施例におけるシステム概略図、 第３図は本実施例における測定基準情報の作成および測
定方法を示す図、 第４図は形状データ（幾何モデル）がどのように構成さ
れているかを説明する図、 第５図は形状データ（幾何モデル）からオフセット多面
体データを創成する手段を説明する図、 第６図はグラフィックディスプレイ上での測定範囲の指
示手段を示す図、 第７図はオフセット多面体と断面切り用の平面との交線
計算を示す図、 第８図は測定基準データから測定動作点を求める手段を
示す図、 第９図〜第11図は本実施例に用いた制御フローチャート
を示す図、 第12図はオフセット多面体上の移動経路データを求める
手段を示す図、 第13図は従来の測定基準情報の作成および測定方法を示
す図である。 10……三次元測定機本体 12……被測定物 20……主コンピュータ 34,74……キーボード 36,76……グラフィックディスプレイ 38,72……外部記憶装置 40……サブコンピュータ 54……駆動回路用コンピュータ 60……形状データ管理、測定基準データ、オフセット多
面体の創成用コンピュータ
置の全体構成を示す図、 第２図は本実施例におけるシステム概略図、 第３図は本実施例における測定基準情報の作成および測
定方法を示す図、 第４図は形状データ（幾何モデル）がどのように構成さ
れているかを説明する図、 第５図は形状データ（幾何モデル）からオフセット多面
体データを創成する手段を説明する図、 第６図はグラフィックディスプレイ上での測定範囲の指
示手段を示す図、 第７図はオフセット多面体と断面切り用の平面との交線
計算を示す図、 第８図は測定基準データから測定動作点を求める手段を
示す図、 第９図〜第11図は本実施例に用いた制御フローチャート
を示す図、 第12図はオフセット多面体上の移動経路データを求める
手段を示す図、 第13図は従来の測定基準情報の作成および測定方法を示
す図である。 10……三次元測定機本体 12……被測定物 20……主コンピュータ 34,74……キーボード 36,76……グラフィックディスプレイ 38,72……外部記憶装置 40……サブコンピュータ 54……駆動回路用コンピュータ 60……形状データ管理、測定基準データ、オフセット多
面体の創成用コンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】被測定物の形状データを記憶しておく形状
データ記憶手段と、 前記形状データを基準として被測定物を自動測定するた
めの測定基準データを創成しその測定基準データを記憶
しておく測定基準データ演算記憶手段と、 前記形状データを基準として被測定物と干渉しない一定
量だけオフセットしたオフセット多面体データを創成し
そのオフセット多面体データを記憶しておく多面体デー
タ演算記憶手段と、 前記測定基準データを基に指示された測定範囲について
オフセット多面体データから被測定物と干渉しない移動
経路データを創成しその移動経路データを記憶しておく
移動経路データ演算記憶手段と、 前記測定基準データと移動経路データに基づき測定を行
うための測定動作データの創成する測定動作データ演算
手段と、 実際に測定を行う自動測定手段と、 を備えたことを特徴とする三次元複合自由曲面形状の測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048276A JP2526973B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 三次元複合自由曲面形状の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048276A JP2526973B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 三次元複合自由曲面形状の測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01221609A JPH01221609A (ja) | 1989-09-05 |
| JP2526973B2 true JP2526973B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=12798914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63048276A Expired - Lifetime JP2526973B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 三次元複合自由曲面形状の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526973B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3057960B2 (ja) * | 1993-06-22 | 2000-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | 三次元形状加工物の評価装置 |
| JP2002267438A (ja) * | 2001-03-08 | 2002-09-18 | Toshiba Mach Co Ltd | 自由曲面形状測定方法 |
| JP5359651B2 (ja) * | 2009-07-29 | 2013-12-04 | 株式会社ジェイテクト | 形状測定装置 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63048276A patent/JP2526973B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01221609A (ja) | 1989-09-05 |
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