JP2718256B2

JP2718256B2 - 部品形状の自動計測装置

Info

Publication number: JP2718256B2
Application number: JP28353590A
Authority: JP
Inventors: 知康山崎; 仁三井; 富男鹿山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH04160311A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はパネル等の種々の部品の外観形状を自動的に
計測するための部品形状の自動計測装置に関する。

（従来の技術）パネル材等の種々の部品の外観形状を計測するため
に、部品の外面にレーザー光等の光を照射させている。
第６図（Ａ）は穴Ａが形成され、上端部には湾曲部Ｂ
が、そして、下端部には屈曲部Ｃが形成されたパネル材
P1を示す。また、第６図（Ｂ）は、下端部にヘミング加
工部Ｄを有するパネル材P2を示す。これらのパネル材P
1、P2がそれぞれ自動車車体を構成する部品であるとす
ると、それぞれ所定の形状に絞り加工し、更に穴明け加
工等の機械加工を行なった後に、加工終了後のパネル材
が設計値通りとなっているか否かを検出するために、部
品の外観形状を計測している。この計測はレーザー光を
照射するセンサーをロボットのアームに装着し、ロボッ
トを用いることによりなされている。ロボットはティー
チングされた軌跡に倣ってセンサーをパネル材の所定の
部位に沿って移動させる。

第７図（Ａ）は、パネル材P1に形成された穴Ａの部位
を計測する際におけるレーザー光を照射するセンサーの
移動方向を矢印で示している。同様にして、第７図
（Ｂ）は湾曲部Ｂの部位を計測する際におけるセンサー
の移動方向を矢印で示し、第７図（Ｃ）は屈曲部Ｃの部
位を計測する際におけるセンサーの移動方向を矢印で示
し、第７図（Ｄ）はヘミング加工部Ｄの部位を計測する
際におけるセンサーの移動方向を矢印で示している。第
７図（Ａ）に示すようにして得られたデータから、穴Ａ
の直径と中心の位置が演算され、これらの値が設計値通
りとなっているか否かが測定される。同様にして、第７
図（Ｂ）に示すようにセンサーを移動して得られたデー
タから、湾曲部Ｂの仮想点ｂの位置が設計値通りとなっ
ているか否かが演算され、第７図に示されるようにセン
サーを移動して得られたデータから、屈曲部Ｃの最下点
ｃの位置が設計値通りとなっているか否かが演算され、
更に第７図（Ｄ）に示すようにセンサーを移動して得ら
れたデータから、ヘミング加工部Ｄの形状等が設計値通
りとなっているか否かが演算される。

（発明が解決しようとする課題）従来では、測定すべき部位の形状に対応したデータを
ROM等の記憶媒体に予めティーチングして格納してお
き、断面形状を測定した後に、格納されたデータと比較
することにより、測定した部位の形状を演算している。

したがって、従来の計測方式では、測定する部位毎に
断面形状の種類を予め登録しておく必要があり、各部位
毎のデータのチィーチングに時間がかかるだけでなく、
一度格納したテーチングデータを修正することが容易で
はなかった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、測定する部位の形状に対応したデータを格納し
ておくことなく、測定されたデータの変化特性から測定
部位の形状を識別するようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するための本発明は、被測定部品に沿
って相対移動するセンサーと、当該センサーからの信号
に基づいて、前記部品の外表面の所定の間隔毎の角度差
値を演算してそれを記憶するデータ格納手段と、角度差
と表面形状指標値との関係を特定する指標値テーブルが
予め格納された形状パターンデータ記憶手段と、前記デ
ータ格納手段からの測定角度差値と前記指標テーブルと
を比較して前記部品の形状を識別する形状認識手段と、
識別された形状に対応した所定の演算を行なう形状演算
手段とを有してなる物品形状の自動計測装置である。

（作用）センサーと部品とを相対移動させて、相対移動軌跡に
沿って所定間隔毎に部品外周面の角度差を演算し、その
値をデータ格納手段に記憶させる。そして、予め形状パ
ターンデータ記憶手段に格納されている角度差に対応し
た形状指標値と比較して部品の外周面の形状パターンを
識別する。これにより、部品の被測定部位の形状パター
ンが複数のパターンから選択される。この選択に基い
て、その形状に対応して所定の演算がなされる。

（実施例）以下、図示する本発明の一実施例に基いて本発明を詳
細に説明する。

第１図は本発明の部品形状の自動計測装置の基本構造
を示すブロック図であり、レーザー光を照射するセンサ
ー10は図示しないロボットのアームに装着されており、
アームの移動に伴なって、例えば第６図（Ａ）（Ｂ）に
示されたパネル材P1、P2の所定の部位に沿ってセンサー
10が移動することになる。このセンサー10により得られ
た測定部位の形状データは、データ格納手段11に格納さ
れる。形状パターンデータ記憶手段12には、第２図に示
された測定部位の断面形状に対応した標準的なパターン
が特徴点毎に知識ベースとして予め記憶されている。形
状認識手段13では、前記データ格納手段11から入力され
たデータと、形状パターンデータ記憶手段12に格納され
たパターンとのマッチングを行ない、測定した部位が、
第２図（Ａ）に示すように、穴Ａなのか、第２図（Ｂ）
に示すように湾曲部Ｂなのか、第２図（Ｃ）に示すよう
に屈曲部Ｃなのか、或いは第２図（Ｄ）に示すようにヘ
ミング加工部Ｄなのかが認識される。

形状パターンの認識方式について、第３図及び第４図
を参照して説明する。

第３図はパネルの断面形状を計測することによって、
センサー10から得られた形状データが破線で示す形状で
あると仮定すると、このようにして得られた無数の点列
データの中から一定の長さ毎に、F1〜Fnまでの短い線分
に区切り、線分内の角度つまり傾きを求める。そして、
ある線分Fiの角度と、その前後の線分Fi−１、Fi＋１と
の角度差をデータ格納演算手段11により演算して格納す
る。

角度差と、測定部位が「直線」であるか、「曲線」で
あるか、或いは「角」であるかの三要素との関係は、指
標テーブルにメンバーシップ関数として、前記形状パタ
ーンデータ記憶手段12に予め記憶されている。この角度
差と三要素の指標値との関係の一例をグラフで示すと、
第４図の通りである。第４図において、「直線ｆ」と記
載された領域は、測定部位が直線であると認識される領
域であり、「曲線ｇ」と記載された領域は、測定部位が
曲線と認識される領域であり、「角ｈ」と記載された領
域は、測定部位が角ないしエッジと認識される領域であ
る。角度差によっては、直線であると判断されると共に
曲線であると判断される領域があり、同様に曲線である
と判断されると共に角であるとも判断される領域があ
る。それぞれの場合においては、直線、曲線あるいは角
と判断される可能性の程度が指標値として示される。こ
のように両方の線種が含まれることを想定して、形状パ
ターンの識別を行なうようにしており、ファジー理論に
基づいて、指標テーブルが形成されている。

次に示す第１表は、角度差θの具体値と指標値及び線
種との関係を示す表であり、第２表は線分F1〜Fnにおい
て得られた角度差データの一例を示している。したがっ
て、第４図で示したファジー理論に基づくメンバーシッ
プ関数から第２表に示されるような、形状指標値が求め
られ、線種が判別される。

例えば、角度差θが８°であれば、ｇ＝0.6であり、
f,hが０なので線種は曲線となる。また、線分は１の角
度差が第４図に示される角度差であったと仮定すると、
第４図から直線の指標値は0.71であり、他の指標値は0.
0であることを示し、結果的に線種は直線であると判断
される。同様にして、線分F2も直線であると判断され
る。これに対して、線分F3は直線の指標値が0.43であっ
て、曲線の指標値が0.12であるから、直線であるとも曲
線であるとも判断される得る線種である。線分F4も線分
F3と同様の線種であると判断される。このようにして得
られたデータに基き、測定された部位の断面形状を判断
する。測定部位が「穴」、「湾曲部」、「屈曲部」及び
「ヘミング加工部位」のそれぞれについて、得られる線
種のパターンを示すと、以下に示す第３表の通りであ
る。

尚、第２表において、ヘムはヘミング加工部を示し、
抜けはデータの抜け部分つまりデータが得られなかった
部分を示し、このデータの抜け部分は穴の部分に相当す
る。また、「直」は直線と判断され、「曲」は曲線と判
断されたことを示す。

第３図に示された線分の角度差の指標値から線種が判
断され、その線種の結果から、第２図に示される４種類
の部位の何れを測定したかが判断される。第２図と第３
表との関係を示すと、第２図（Ａ）に示すように、被測
定部位が穴Ａであった場合には、指標値から直線と、デ
ータ抜けと、直線とからなるパターンが判断される。そ
して、第２図（Ｂ）に示されるように、直線と、直線・
曲線と、直線のパターンであれば、それは第３表に示さ
れるように、測定した部分が湾曲部Ｂであり、第２図
（Ｂ）に示されるように、直線と、直線・曲線と、曲線
とのパターンであれば、それは第３表に示すように屈曲
部Ｃを測定したものと判断される。更に、第２図（Ｄ）
に示されるように、直線のみであると判断されれば、そ
れは第３表に示したようにヘミング加工部Ｄを測定した
のであると判断される。

ここまでの制御部での処理の手順を示すと、第５図に
示したフローチャートにおけるステップS1〜S6に相当す
る。

このようにして表面形状が判断されたならば、それぞ
れの測定部位における所定の演算を形状演算部14で行な
う。これは、第５図におけるステップS7に相当する。そ
して、このステップでは例えばパネルの円Ａの部分を測
定したのであれば、その円の直径とその中心点位置の値
を演算し、湾曲部Ｂの部分を測定したのであれば、その
湾曲部Ｂの仮想点ｂの位置を演算し、屈曲部Ｃの部分を
測定したのであれば、その最下点ｃの値を演算し、更に
ヘミング加工部Ｄを測定したのであれば、その寸法等を
演算する。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、測定する部位の角度
差変化のパターンを記憶媒体に格納しておくだけで、そ
の変化のパターンから被測定部位の形状を判別すること
ができ、被測定部位の形状パターンを正確にティーチン
グする必要がなくなり、部品形状の測定を簡単に判別す
ることができることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図
（Ａ）〜（Ｄ）は本発明における被測定部位と各々の部
位における線種パターンとを示す概略図、第３図は計測
した外観形状の一例を示す断面図、第４図はメンバーシ
ップ関数と指標値との関係を示すグラフ、第５図は本発
明の制御手順を示すフローチャート、第６図（Ａ）
（Ｂ）はパネル材と被測定部位の一例を示す斜視図、第
７図（Ａ）〜（Ｄ）は測定部位を示す概略図である。 10…センサー、11…データ格納手段、12…形状認識手
段、13…形状演算手段、14…形状パターンデータ記憶手
段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−169607（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−56907（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−307312（ＪＰ，Ａ) 特開平４−65619（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−257006（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定部品に沿って相対移動するセンサー
と、当該センサーからの信号に基づいて、前記部品の外
表面の所定の間隔毎の角度差値を演算してそれを記憶す
るデータ格納手段と、角度差と表面形状指標値との関係を特定する指標値テー
ブルが予め格納された形状パターンデータ記憶手段と、前記データ格納手段からの測定角度差値と前記指標テー
ブルとを比較して前記部品の形状を識別する形状認識手
段と、識別された形状に対応した所定の演算を行なう形状演算
手段とを有してなる物品形状の自動計測装置。