JP3013671B2 - 3D shape measuring device - Google Patents

3D shape measuring device

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JP3013671B2
JP3013671B2 JP5281479A JP28147993A JP3013671B2 JP 3013671 B2 JP3013671 B2 JP 3013671B2 JP 5281479 A JP5281479 A JP 5281479A JP 28147993 A JP28147993 A JP 28147993A JP 3013671 B2 JP3013671 B2 JP 3013671B2
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Japan
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panel material
shape
dimensional
panel
dimensional shape
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宏行 坂庭
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Nissan Motor Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2504Calibration devices

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】プレス加工等が施されたパネル材
の品質を管理するために、パネル材の三次元形状を高精
度に測定する三次元形状計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus for measuring the three-dimensional shape of a panel material with high accuracy in order to control the quality of a panel material subjected to press working or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両のボディはプレス加工等が施された
複数のパネル材を組み付けて構成されており、組み立て
後のボディの品質を高めるためには、プレス部品である
個々のパネル材ごとに品質を管理する必要がある。この
パネル材の品質管理は、従来より、三次元形状計測装置
を用いて行われており、パネル材の形状を三次元的に計
測し、この計測結果に基づくパネル材形状と設計値から
定まる基準形状とを比較することにより、製品精度を確
認していた。
2. Description of the Related Art A body of a vehicle is constructed by assembling a plurality of panel materials subjected to press working or the like. In order to improve the quality of the assembled body, each panel material as a pressed part is required. Quality needs to be controlled. Conventionally, the quality control of this panel material has been performed using a three-dimensional shape measuring device. The shape of the panel material is measured three-dimensionally, and a standard determined from the panel material shape and design values based on the measurement results. The product accuracy was confirmed by comparing with the shape.

【0003】従来の三次元形状計測装置10は、図5に
示すように、測定対象のパネル材Pを固定するフィクス
チャー11と、このフィクスチャー11に固定されたパ
ネル材Pの形状を非接触式で三次元的に測定する三次元
測定機12とを有する。前記フィクスチャー11は、パ
ネル材Pを載置するパネルゲージ13と、パネル材Pを
パネルゲージ13上に固定するクランプ14とを備え
る。また、三次元測定機12には、レーザ光をパネル材
Pに照射する光源と反射光を受光するCCD等の受光素
子が組み込まれた走査手段15、光源等の作動を制御す
ると共に受光素子で読み取ったデータを処理する制御装
置16、および処理結果を出力するプリンタ17等が設
けられている。前記パネルゲージ13は、プレス型を製
作する際の設計データ(CADデータ)に基づいて製作
されており、パネル材Pの外形形状に対応した形状を有
している。そして、パネル材Pの三次元形状は、パネル
材Pをパネルゲージ13の所定位置に載置してクランプ
14で固定し、走査手段15で読み取った画像データを
制御装置16で画像処理することにより計測されるよう
になっている。このようなパネルゲージ13は、パネル
材Pの種類ごとに専用のものが用意され、パネル材Pの
種類に合わせて三次元測定機12を備えた計測ステージ
に設置されるようになっている。
As shown in FIG. 5, a conventional three-dimensional shape measuring apparatus 10 includes a fixture 11 for fixing a panel material P to be measured and a shape of the panel material P fixed to the fixture 11 in a non-contact manner. And a three-dimensional measuring machine 12 for three-dimensionally measuring by a formula. The fixture 11 includes a panel gauge 13 on which the panel material P is placed, and a clamp 14 for fixing the panel material P on the panel gauge 13. Also, the coordinate measuring machine 12 controls the operation of the scanning unit 15 incorporating a light source for irradiating the laser beam to the panel material P and a light receiving element such as a CCD for receiving the reflected light, a light source and the like. A control device 16 for processing the read data, a printer 17 for outputting a processing result, and the like are provided. The panel gauge 13 is manufactured based on design data (CAD data) for manufacturing a press die, and has a shape corresponding to the outer shape of the panel material P. The three-dimensional shape of the panel material P is obtained by placing the panel material P at a predetermined position on the panel gauge 13, fixing the panel material P with the clamp 14, and performing image processing on the image data read by the scanning unit 15 with the control device 16. It is being measured. Such a panel gauge 13 is prepared for each type of the panel material P, and is set on a measurement stage provided with the coordinate measuring machine 12 in accordance with the type of the panel material P.

【0004】また、従来のフィクスチャーには図6に示
されるタイプのものもある。このフィクスチャー18
も、パネル材Pの種類ごとに専用のものが用意されてお
り、ベース19には、パネル材Pを受けるべき所定位置
に対応して、固定式治具部材20が固定されている。固
定式治具部材20のそれぞれは、パネル材Pを受ける部
位の高さに応じた脚部21を備え、この脚部21の上端
部にクランプ22が取り付けられている。なお、図中
「23」は、パネル材Pをクランプ22に載置する際の
パネル材Pの位置決めを行うロケートピンを示してい
る。このようなフィクスチャー18も、パネル材Pの種
類に合わせて計測ステージに設置される。
There is also a conventional fixture of the type shown in FIG. This fixture 18
Also, a dedicated jig member 20 is fixed to the base 19 corresponding to a predetermined position where the panel material P is to be received. Each of the fixed jig members 20 includes a leg 21 corresponding to the height of a portion for receiving the panel material P, and a clamp 22 is attached to an upper end of the leg 21. In the drawing, “23” indicates a locate pin for positioning the panel material P when placing the panel material P on the clamp 22. Such a fixture 18 is also installed on the measurement stage according to the type of the panel material P.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、車体のパネ
ル材Pは組み立て前の単体においては非常に変形し易い
ものであるため、パネル材Pの三次元形状を高精度に計
測するには、フィクスチャー11、18へのパネル材P
の固定方法が重要な要素となっている。例えば、図7
(A)に示すように、加工後のパネル材形状が設計値か
ら定まる基準形状から変形している場合、パネル材Pが
治具24と干渉してしまい、治具24に無理やり合わせ
るとパネル材Pの他の部位の形状も変形してしまい、本
来のパネル材形状を高精度に計測できなくなってしま
う。また、同図(B)に示すように、パネル材Pが治具
24に干渉しない方向に基準形状から変形している場合
であっても、クランプ25により当該パネル材Pを治具
24に固定するとパネル材形状を治具24の形状に強制
的に合わせることになり、元々の良好でないパネル材形
状が判らなくなってしまうことになる。様々な条件があ
るものの、加工後の本来の形状のままでパネル材Pを保
持することができ、かつ、再現性の良い固定方法が、パ
ネル材Pの三次元形状を高精度に計測する上で重要であ
る。
However, since the panel material P of the vehicle body is very easily deformed by itself before assembly, it is necessary to use a fixture to measure the three-dimensional shape of the panel material P with high accuracy. Panel material P for char 11, 18
Is an important factor. For example, FIG.
As shown in (A), when the panel material shape after processing is deformed from the reference shape determined from the design value, the panel material P interferes with the jig 24, and if the panel material P is forcibly joined to the jig 24, the panel material is The shape of the other part of P is also deformed, and the original panel material shape cannot be measured with high accuracy. Further, even if the panel material P is deformed from the reference shape in a direction that does not interfere with the jig 24, the panel material P is fixed to the jig 24 by the clamp 25 as shown in FIG. In this case, the shape of the panel material is forcibly adjusted to the shape of the jig 24, and the original poor shape of the panel material cannot be recognized. Although there are various conditions, the panel material P can be held in its original shape after processing, and the fixing method with good reproducibility is required to measure the three-dimensional shape of the panel material P with high accuracy. Is important.

【0006】しかしながら、図5に示したフィクスチャ
ー11では、パネルゲージ13自体の加工精度に加え
て、上述したように、パネル材Pをパネルゲージ13へ
セットした際のパネル材Pの受け方によって条件が大き
く変わってしまい、パネル材形状の測定データに大きな
バラツキが生じることがある。また、パネルゲージ13
に対してパネル材Pがしっくりと合っていないと、クラ
ンプ14がパネル材Pを押え付けたときに、パネル材P
がズレた状態で固定され、元々の良好でないパネル材形
状が判らなくなってしまう。このため、測定精度も大き
く変わってしまい、パネル材Pの三次元形状を高精度に
計測できないという問題があった。
However, in the fixture 11 shown in FIG. 5, in addition to the processing accuracy of the panel gauge 13 itself, as described above, the condition depends on how the panel material P is received when the panel gauge P is set on the panel gauge 13. Is greatly changed, and a large variation may occur in the measurement data of the panel material shape. Panel gauge 13
When the clamp 14 presses the panel material P against the panel material P, the panel material P
Is fixed in a displaced state, and the original poor panel material shape cannot be recognized. For this reason, the measurement accuracy changes greatly, and there has been a problem that the three-dimensional shape of the panel material P cannot be measured with high accuracy.

【0007】また、図6に示したフィクスチャー18
は、パネル材Pの全面をカバーするゲージであるため、
かえってパネル材Pとの合いが悪くなり、クランプ22
による把持の仕方によってはパネル材Pの形状変化を招
き、測定精度が低下し、パネル材Pの三次元形状を高精
度に計測できない虞があった。
Further, the fixture 18 shown in FIG.
Is a gauge that covers the entire surface of the panel material P,
On the contrary, the connection with the panel material P becomes poor, and the clamp 22
In some cases, the shape of the panel material P may be changed depending on the gripping method, and the measurement accuracy may be reduced, and the three-dimensional shape of the panel material P may not be measured with high accuracy.

【0008】さらに、図5および図6に示したフィクス
チャー11、18にあっては、パネル材Pの種類ごとに
専用のものを製作しなければならないので、汎用性がな
くコストの増加が避けられなかった。また、測定対象パ
ネル材Pの種類ごとに専用のフィクスチャー11、18
を計測ステージに設置しなければならないので、段取り
作業が繁雑となり、計測作業を迅速に行えないという問
題があった。
Further, the fixtures 11 and 18 shown in FIGS. 5 and 6 must be manufactured for each type of the panel material P, so that they are not versatile and do not increase the cost. I couldn't. In addition, dedicated fixtures 11 and 18 are provided for each type of the panel material P to be measured.
Must be installed on the measurement stage, so that the setup work becomes complicated and the measurement work cannot be performed quickly.

【0009】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、パネル材の三次元形状
を高精度に計測でき、かつ、異なる種類のパネル材の三
次元形状を計測し得るように汎用性を高めた三次元形状
計測装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems associated with the prior art, and can measure the three-dimensional shape of a panel material with high accuracy and measure the three-dimensional shape of a different type of panel material. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional shape measuring device having improved versatility so that it can be used.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、パネル材を把持する把持手段と、この把持手段に
より把持した前記パネル材の三次元形状を測定する三次
元測定手段とを有する三次元形状計測装置において、前
記把持手段が取り付けられ当該把持手段の位置を変更自
在な治具部材と、前記把持手段を設計上の基準位置に位
置させた状態で前記三次元測定手段により測定した前記
パネル材の形状データと、前記把持手段を前記基準位置
から移動して前記パネル材を強制的に変形させた状態で
前記三次元測定手段により測定した前記パネル材の形状
データとに基づいて、前記パネル材の三次元形状を算出
する制御手段と、を有することを特徴とする三次元形状
計測装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, which achieves the above object, comprises a gripping means for gripping a panel material, and a three-dimensional measuring means for measuring a three-dimensional shape of the panel material gripped by the gripping means. In the three-dimensional shape measuring device, the jig member to which the gripping means is attached and the position of the gripping means can be changed, and the three-dimensional measuring means measure the state in which the gripping means is located at a design reference position. Based on the shape data of the panel material and the shape data of the panel material measured by the three-dimensional measuring means in a state where the gripping means is moved from the reference position and the panel material is forcibly deformed, Control means for calculating a three-dimensional shape of the panel material.

【0011】[0011]

【作用】まず、治具部材の把持手段を設計上の基準位置
に位置させ、この基準位置でパネル材を把持し、三次元
測定手段によりパネル材の三次元形状を測定する。次い
で、パネル材を把持した把持手段を基準位置から移動し
てパネル材を強制的に変形させ、この状態で三次元測定
手段によりパネル材の三次元形状を測定する。そして、
制御手段は、基準位置で取得した形状データと、強制的
に変形させた状態で取得した形状データとに基づいて、
パネル材の三次元形状を算出する。把持手段の位置を変
更自在な治具部材を有するため、異なる種類のパネル材
ごとに当該パネル材を受ける位置を変更でき、他種類の
パネル材の三次元形状を計測することができ、汎用性が
高くなる。さらに、設計データに基づく基準位置を中心
に強制的にパネル材を変形させ測定するプロセスの中か
ら、パネル材の最終的な三次元形状を算出するので、パ
ネル材と治具部材との合いによる誤差を解消でき、パネ
ル材の三次元形状が高精度に計測される。しかも、組み
付けられる他のパネル材の寸法精度を織り込んで把持手
段の位置を変更することにより、他のパネル材と組み付
けた条件の下での寸法精度が算出される。
First, the holding means of the jig member is positioned at a reference position in design, the panel material is held at this reference position, and the three-dimensional shape of the panel material is measured by the three-dimensional measuring means. Next, the holding means holding the panel material is moved from the reference position to forcibly deform the panel material, and in this state, the three-dimensional measuring means measures the three-dimensional shape of the panel material. And
The control means, based on the shape data acquired at the reference position and the shape data acquired in a state of being forcibly deformed,
Calculate the three-dimensional shape of the panel material. Since it has a jig member that can change the position of the gripping means, the position for receiving the panel material can be changed for each different type of panel material, and the three-dimensional shape of another type of panel material can be measured, and versatility Will be higher. Furthermore, since the final three-dimensional shape of the panel material is calculated from the process of forcibly deforming and measuring the panel material around the reference position based on the design data, it depends on the fitting of the panel material and the jig member. Errors can be eliminated, and the three-dimensional shape of the panel material can be measured with high accuracy. Moreover, by changing the position of the gripping means by incorporating the dimensional accuracy of the other panel material to be assembled, the dimensional accuracy under the condition of assembling with the other panel material is calculated.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る三次元形状計
測装置を示す概略構成図である。図示するように、三次
元形状計測装置30は、パネル材Pを保持する複数の治
具部材33を備えたフィクスチャー31と、このフィク
スチャー31に保持されたパネル材Pの三次元的な形状
を測定する三次元測定手段としての三次元測定機32と
を有する。図示する三次元測定機32は、レーザ光を用
いて形状を測定する非接触式の測定機であるが、パネル
材Pに接触する測定子を備えた接触式の測定機であって
も勿論良い。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, a three-dimensional shape measuring device 30 includes a fixture 31 having a plurality of jig members 33 for holding a panel material P, and a three-dimensional shape of the panel material P held by the fixture 31. And a three-dimensional measuring machine 32 as three-dimensional measuring means for measuring the distance. The illustrated three-dimensional measuring device 32 is a non-contact type measuring device that measures a shape using a laser beam, but may be a contact type measuring device provided with a measuring element that comes into contact with the panel material P. .

【0013】特に、本実施例の治具部材33は、フィク
スチャー31のベース34に対して進退移動つまり上下
動自在に構成された可動ポスト35を有し、この可動ポ
スト35の上端部にパネル材Pを把持する把持手段とし
てのクランプ36が取り付けられている。この治具部材
33は、可動ポスト35を上下動させることにより、ベ
ース34に対するクランプ36の位置を変更自在となっ
ている。このような治具部材33は複数種類のパネル材
Pを把持し得るように複数個設けられており、測定対象
のパネル材Pを把持するのに必要な治具部材33が複数
個の治具部材33の中から選択され、使用に供されるよ
うになっている。パネル材Pの種類によっては使用され
ない治具部材33も生じるが、使用に供されない治具部
材33は、可動ポスト35を最下限まで下降させること
により、当該治具部材33のクランプ36とパネル材P
とが干渉しない退避位置に移動されている。可動ポスト
35の上下動は、例えば、可動ポスト35に設けたラッ
クとモータ駆動されるピニオンとが噛み合うことによっ
てなされるが、可動ポスト35の上下動機構はこの構成
に限られるものではなく適宜変更可能である。
In particular, the jig member 33 of the present embodiment has a movable post 35 which is configured to be able to move forward and backward with respect to the base 34 of the fixture 31, that is, to move up and down. A clamp 36 as a holding means for holding the material P is attached. The jig member 33 can change the position of the clamp 36 with respect to the base 34 by moving the movable post 35 up and down. A plurality of such jig members 33 are provided so as to be able to grip a plurality of types of panel materials P, and a plurality of jig members 33 necessary for gripping the panel material P to be measured are provided. The member 33 is selected from the members 33 to be used. The jig member 33 which is not used depending on the type of the panel material P is also generated. However, the jig member 33 which is not used is lowered by lowering the movable post 35 to the lowermost limit, and the clamp 36 of the jig member 33 and the panel material P
Has been moved to the evacuation position where it does not interfere. The vertical movement of the movable post 35 is performed, for example, by engaging a rack provided on the movable post 35 with a pinion driven by a motor. However, the vertical movement mechanism of the movable post 35 is not limited to this configuration, and may be changed as appropriate. It is possible.

【0014】三次元形状計測装置30の制御系には、ク
ランプ36の開閉動作や上下動機構が有するモータ等の
回転駆動等を制御するフィクスチャー用コントローラ3
7と、三次元測定機32の動作を制御する測定機用コン
トローラ38と、これら両コントローラ37、38を統
括的に制御するシステムコントローラ39とが設けられ
ている。システムコントローラ39は、測定対象のパネ
ル材Pの種類に応じて使用すべき治具部材33を選択し
たり、CADデータに基づいて可動ポスト35の移動量
を演算したり、あるいは測定機32からのデータを演算
処理したりする。また、システムコントローラ39に
は、三次元形状計測装置30の操作を指示したり、作動
状態やメッセージを表示したりするための端末機40
と、測定データ等を記録するデータベース部41とが接
続されている。前記コントローラ37、38、39が制
御手段に相当する。
The control system of the three-dimensional shape measuring device 30 includes a fixture controller 3 for controlling the opening / closing operation of the clamp 36 and the rotational drive of a motor and the like provided in the vertical movement mechanism.
7, a measuring machine controller 38 for controlling the operation of the coordinate measuring machine 32, and a system controller 39 for controlling the controllers 37, 38 as a whole. The system controller 39 selects the jig member 33 to be used according to the type of the panel material P to be measured, calculates the amount of movement of the movable post 35 based on the CAD data, or Perform arithmetic processing on data. The system controller 39 also has a terminal 40 for instructing the operation of the three-dimensional shape measuring device 30 and displaying an operating state and a message.
And a database unit 41 for recording measurement data and the like. The controllers 37, 38 and 39 correspond to control means.

【0015】本実施例の三次元形状計測装置30による
計測の考え方を、図2を参照しつつ概説する。同図に示
すように、まず最初に、パネル材Pをクランプ36で固
定し、基準状態でパネル材Pの測定対象箇所を計測す
る。次に、パネル材Pを把持したままクランプ36を移
動させて強制変形、を行い、各々同様に計測する。
例えばパネル材Pの一端部を上下方向に同様の変形をさ
せれば、同様に結果がでてくるはずであるが、バラツク
ことも考えられる。よって、各々の条件でn回の計測を
行い、かつ上下の平均を結果とするものである。図示例
にあっては、 a点 (−0.15+0.2)/2=0.025 mm b点 (−0.65+0.7)/2=0.025 mm がそれぞれ基準形状からの変位量となる。
The concept of measurement by the three-dimensional shape measuring apparatus 30 of the present embodiment will be outlined with reference to FIG. As shown in the figure, first, the panel material P is fixed by the clamp 36, and a measurement target portion of the panel material P is measured in a reference state. Next, the clamp 36 is moved while holding the panel material P to perform forcible deformation, and measurement is performed in the same manner.
For example, if one end of the panel material P is deformed in the same manner in the vertical direction, the same result should be obtained, but it may be varied. Therefore, the measurement is performed n times under each condition, and the average of the upper and lower sides is obtained as a result. In the illustrated example, the point a (−0.15 + 0.2) /2=0.025 mm and the point b (−0.65 + 0.7) /2=0.025 mm are the displacement amount from the reference shape, respectively. Become.

【0016】なお、強制変形時のクランプの移動量は、
パネル材Pの大きさ、形状により個々に異なるが、計測
装置とL/Oマシンで計測した結果の差異からデータを
収集し、経験的に調整していくものである。
The amount of movement of the clamp during the forced deformation is
Although it differs depending on the size and shape of the panel material P, data is collected from the difference between the results measured by the measuring device and the L / O machine and adjusted empirically.

【0017】次に、本実施例の三次元形状計測装置30
の作用を、図3に示す作動フローチャートに基づいて説
明する。
Next, the three-dimensional shape measuring device 30 of the present embodiment
Will be described based on the operation flowchart shown in FIG.

【0018】まず、システムコントローラ39は、測定
対象のパネル材Pの種類に基づいて、測定対象のパネル
材Pを受けるべき図中X−Y座標の位置を決定し、この
位置に基づいて、複数の治具部材33の中から使用に供
する治具部材33を選択する(S1)。次いで、システ
ムコントローラ39は、測定対象パネル材Pを設計ない
し製作した際のCADデータに基づいて、当該パネル材
Pを把持すべきベース34からの高さ、つまり、使用に
供する治具部材33に設けられたクランプ36のZ位置
座標をそれぞれ算出する(S2、S3)。フィクスチャ
ー用コントローラ37は、算出したZ位置座標に基づい
て各可動ポスト35の上下動機構を作動させ、使用に供
するクランプ36のそれぞれを所定のZ位置まで移動さ
せる(S4)。これにより各クランプ36は、測定対象
パネル材Pを設計上で把持すべき位置つまり基準位置に
相対的に位置することになる。一方、使用に供されない
治具部材33は、当該治具部材33のクランプ36とパ
ネル材Pとが干渉しない退避位置まで下降移動されてい
る。そして、基準位置にある各クランプ35にパネル材
Pの所定部位を載置した後、フィクスチャー用コントロ
ーラ37によりクランプ36を閉駆動し、パネル材Pを
把持する(S5)。パネル材Pのセットが終了すると、
クランプ36を基準位置に位置させた状態のまま、三次
元測定機32によりパネル材Pの三次元形状を測定し、
測定結果を基準位置におけるパネル材形状データとして
データベース部41に記録する(S6)。
First, the system controller 39 determines the position of the XY coordinates in the drawing to receive the panel material P to be measured based on the type of the panel material P to be measured. The jig member 33 to be used is selected from among the jig members 33 of (1) (S1). Next, the system controller 39 sets the height of the panel material P from the base 34 to be gripped, that is, the jig member 33 to be used, based on the CAD data when the panel material P to be measured is designed or manufactured. The Z position coordinates of the provided clamp 36 are calculated (S2, S3). The fixture controller 37 activates the vertical movement mechanism of each movable post 35 based on the calculated Z position coordinates, and moves each of the clamps 36 to be used to a predetermined Z position (S4). As a result, each clamp 36 is positioned relatively to the position where the panel material P to be measured should be gripped in design, that is, the reference position. On the other hand, the jig member 33 not used is moved down to a retracted position where the clamp 36 of the jig member 33 and the panel material P do not interfere with each other. Then, after a predetermined portion of the panel material P is placed on each of the clamps 35 at the reference position, the clamp 36 is driven to close by the fixture controller 37 to grip the panel material P (S5). When the panel material P is set,
While the clamp 36 is located at the reference position, the three-dimensional measuring device 32 measures the three-dimensional shape of the panel material P,
The measurement result is recorded in the database unit 41 as panel material shape data at the reference position (S6).

【0019】設計上の基準位置における測定が終了する
と、システムコントローラ39は、把持されたパネル材
Pの全体形状が基準位置に対して一定値分だけ凸形状に
捩じ曲げられた状態となるように、クランプ36のZ位
置座標をそれぞれ算出し、フィクスチャー用コントロー
ラ37を介してクランプ36を所定のZ位置まで移動さ
せる(S7)。そして、このようにパネル材Pを強制的
に変形させた状態で三次元測定機32によりパネル材P
の三次元形状を測定し、測定結果をアッパー変形位置に
おけるパネル材形状データとしてデータベース部41に
記録する(S8)。
When the measurement at the design reference position is completed, the system controller 39 causes the entire shape of the gripped panel material P to be in a state of being bent to a convex shape by a fixed value with respect to the reference position. Next, the Z position coordinates of the clamp 36 are calculated, and the clamp 36 is moved to a predetermined Z position via the fixture controller 37 (S7). Then, in a state where the panel material P is forcibly deformed as described above, the panel material P is
Is measured and recorded in the database unit 41 as panel material shape data at the upper deformation position (S8).

【0020】次に、システムコントローラ39は、ステ
ップS7とは逆に、把持されたパネル材Pの全体形状が
基準位置に対して一定値分だけ凹形状に捩じ曲げられた
状態となるように、クランプのZ位置座標をそれぞれ算
出し、フィクスチャー用コントローラ37を介してクラ
ンプ36を所定のZ位置まで移動させる(S9)。そし
て、パネル材Pを強制的に変形させた状態で三次元測定
機32によりパネル材Pの三次元形状を測定し、測定結
果をロワー変形位置におけるパネル材形状データとして
データベース部41に記録する(S10)。
Next, contrary to step S7, the system controller 39 causes the whole shape of the gripped panel material P to be twisted into a concave shape by a predetermined value with respect to the reference position. Then, the Z position coordinates of the clamp are calculated, and the clamp 36 is moved to a predetermined Z position via the fixture controller 37 (S9). Then, the three-dimensional shape of the panel material P is measured by the three-dimensional measuring device 32 in a state where the panel material P is forcibly deformed, and the measurement result is recorded in the database unit 41 as the panel material shape data at the lower deformation position ( S10).

【0021】基準位置に対して両側に強制的に変形させ
たアッパー変形位置およびロワー変形位置における各形
状データが得られると、システムコントローラ39は、
これら両形状データの平均値を算出し(S11)、この
平均値を最終的なパネル材形状データとしてデータベー
ス部41に記録する(S12、S13)。以上の算出結
果は、パネル材Pの寸法精度の挙動を解析する基礎デー
タとしてデータベース部41に保存される。これにより
パネル材Pの三次元形状の計測が完了する。
When each shape data at the upper deformation position and the lower deformation position forcibly deformed to both sides with respect to the reference position is obtained, the system controller 39
An average value of these two shape data is calculated (S11), and this average value is recorded in the database unit 41 as final panel material shape data (S12, S13). The above calculation results are stored in the database unit 41 as basic data for analyzing the behavior of the dimensional accuracy of the panel material P. This completes the measurement of the three-dimensional shape of the panel material P.

【0022】このようにパネル材Pを一定量だけ強制的
に変形させることにより、フィクスチャー31とパネル
材Pとの合いが良くなり、パネル材Pの歪みが補正され
ることになる。そして、パネル材Pを一定量だけ強制的
に変形させた状態で測定した形状データと、設計上の計
算値とを比較解析し、統計的に寸法精度データを算出す
ることにより、バラツキの少ない寸法精度データを得る
ことができ、結果的にパネル材Pの三次元形状を高精度
に計測することが可能となる。
As described above, by forcibly deforming the panel material P by a fixed amount, the fitting between the fixture 31 and the panel material P is improved, and the distortion of the panel material P is corrected. Then, by comparing and analyzing the shape data measured in a state where the panel material P is forcibly deformed by a fixed amount and the calculated value in design, and statistically calculating the dimensional accuracy data, the dimensional accuracy with less variation is obtained. Accuracy data can be obtained, and as a result, the three-dimensional shape of the panel material P can be measured with high accuracy.

【0023】また、例えばアウターパネルを測定する場
合、このアウターパネルの基準位置に対する変形量に、
インナーパネル接合部の三次元形状データを基準とした
バラツキ範囲を織り込むことにより、実際にアウターパ
ネルとインナーパネルとを組み付けた条件下におけるア
ウターパネルの寸法精度を測定することができる。
For example, when measuring the outer panel, the amount of deformation of the outer panel with respect to the reference position
By incorporating the variation range based on the three-dimensional shape data of the inner panel joint, the dimensional accuracy of the outer panel can be measured under the condition where the outer panel and the inner panel are actually assembled.

【0024】また、NC制御によらない簡素な構造を有
するフィクスチャー31であり、コストを大幅に削減す
ることも可能である。さらに、使用に供する治具部材3
3を適宜選択することにより異なる種類のパネル材Pの
測定も可能であるため、パネル材Pの種類ごとに専用の
フィクスチャー31を製造する必要がなく、この点から
もコストの低減を図ることができ、計測ステージへのフ
ィクスチャーの付け替え作業が不要となり、計測作業を
迅速に行うことができる。
In addition, since the fixture 31 has a simple structure that does not rely on NC control, the cost can be significantly reduced. Further, a jig member 3 to be used
By appropriately selecting 3, it is possible to measure different types of panel materials P. Therefore, it is not necessary to manufacture a dedicated fixture 31 for each type of panel material P, and the cost can be reduced from this point as well. This eliminates the need to replace fixtures on the measurement stage, thereby enabling quick measurement work.

【0025】図4は、他の実施例に係るフィクスチャー
に設けられた治具部材の1つを示す斜視図である。前述
した実施例のフィクスチャー31にあっては、クランプ
36を備えた治具部材33がX−Y方向には移動自在と
はなっていないが、この実施例での治具部材43にあっ
ては、クランプ36がX−Y−Z方向の3方向に移動自
在となっている。
FIG. 4 is a perspective view showing one jig member provided on a fixture according to another embodiment. In the fixture 31 of the above-described embodiment, the jig member 33 including the clamp 36 is not movable in the X-Y directions. The clamp 36 is movable in three directions of XYZ directions.

【0026】詳述すれば、この治具部材43には、精度
の基準となるベース44に矩形状の枠部45が4本の支
柱46を介してZ軸方向に移動自在に取り付けられてい
る。枠部45の一側片の上端面にY軸方向にスライド移
動自在に取り付けられた支持ブロック47には、クラン
プ36を一端部に取り付けた支持板48がX軸方向にス
ライド移動自在に支持されている。支持板48には基準
原点からのX軸方向の位置座標を示す目盛り49x が付
され、枠部45の上端面には基準原点からのY軸方向の
位置座標を示す目盛り49y が付され、支柱46には基
準原点からのZ軸方向の位置座標を示す目盛り49z が
付されている。クランプ36のX位置は、目盛り49x
を見ながら支持板48をX軸方向にスライド調節移動
し、固定ネジ50を締め付けることにより定まる。クラ
ンプ36のY位置は、目盛り49yを見ながら支持ブロ
ック47をY軸方向にスライド調節移動し、固定ネジ5
1を締め付けることにより定まる。また、クランプ36
のZ位置は、目盛りを49z見ながら枠部45を上下方
向に調節移動し、図示しない固定ネジを締め付けること
により定まる。
More specifically, a rectangular frame portion 45 is attached to the jig member 43 on a base 44 serving as a reference for accuracy via four columns 46 so as to be movable in the Z-axis direction. . A support plate 48 having a clamp 36 attached to one end thereof is slidably supported in the X-axis direction on a support block 47 which is slidably mounted in the Y-axis direction on the upper end surface of one side piece of the frame 45. ing. The support plate 48 is provided with a scale 49x indicating the position coordinate in the X-axis direction from the reference origin, and the upper end surface of the frame 45 is provided with a scale 49y indicating the position coordinate in the Y-axis direction from the reference origin. 46 is provided with a scale 49z indicating position coordinates in the Z-axis direction from the reference origin. X position of clamp 36 is scale 49x
The support plate 48 is slid and moved in the X-axis direction while looking at the position, and is fixed by tightening the fixing screw 50. The Y position of the clamp 36 is adjusted by sliding the support block 47 in the Y-axis direction while looking at the scale 49y.
Determined by tightening 1. In addition, the clamp 36
The Z position is determined by adjusting and moving the frame portion 45 in the vertical direction while looking at the scale at 49z, and tightening a fixing screw (not shown).

【0027】さらに、この治具部材43では、パネル材
Pをクランプ36に載置する際のパネル材Pの位置決め
を行うロケート55を有している。このロケート55
は、支柱46に上下動自在に取り付けられる第1腕部5
6と、この第1腕部56に関節部57を介して回動自在
に接続された第2腕部58と、この第2腕部58の先端
に設けられたロケートピン59とを有する。ロケートピ
ン59を任意に動かすと、ロケート55に組み込まれた
エンコーダ等によってX−Y座標が表示されるようにな
っており、この表示を見ながらパネル材Pのロケート孔
の位置に合わせてロケート55を調節移動し、その位置
で固定する。ロケートピン59のZ位置は、支柱46に
付した目盛り46z を見ながら第1腕部56を上下方向
に調節移動し、固定ネジ60を締め付けることにより定
まる。尚、クランプ36で把持したパネル材Pを強制的
に変形させて三次元形状を測定する三次元形状計測装置
であるため、基準位置でのパネル材Pのセットが終了し
た時点で、ロケートピン59はパネル材Pから退避する
ようになっている。
Further, the jig member 43 has a locate 55 for positioning the panel material P when placing the panel material P on the clamp 36. This locate 55
Is a first arm 5 that is attached to the column 46 so as to be vertically movable.
6, a second arm 58 rotatably connected to the first arm 56 via a joint 57, and a locate pin 59 provided at the tip of the second arm 58. When the locate pin 59 is arbitrarily moved, the XY coordinates are displayed by an encoder or the like incorporated in the locate 55, and the locate 55 is adjusted to the position of the locate hole of the panel material P while watching this display. Adjust and move and fix in that position. The Z position of the locate pin 59 is determined by adjusting and moving the first arm portion 56 in the vertical direction while looking at the scale 46z attached to the column 46, and tightening the fixing screw 60. Since the panel material P grasped by the clamp 36 is forcibly deformed to measure the three-dimensional shape by measuring the three-dimensional shape, when the setting of the panel material P at the reference position is completed, the locate pin 59 It retracts from the panel material P.

【0028】このように構成した治具部材43を備えた
フィクスチャーにあっては、クランプ36がX−Y−Z
方向の3方向に移動自在であることから、パネル材Pの
受け位置を容易に設定でき、測定可能なパネル材Pの種
類が多くなり、汎用性、フレキシブル性が著しく高めら
れる。また、多種類のパネル材Pを測定できるため、コ
ストの削減も達成することができる。さらに、基準位置
に対するパネル材Pの変形をX−Y−Z方向の3方向に
自由に設定できるため、パネル材Pの三次元形状をより
一層高精度に測定することが可能となる。
In the fixture having the jig member 43 configured as described above, the clamp 36 is connected to the XYZ
Since it is movable in three directions, the receiving position of the panel material P can be easily set, the number of types of the panel material P that can be measured increases, and versatility and flexibility are remarkably enhanced. Further, since various types of panel materials P can be measured, cost reduction can be achieved. Further, since the deformation of the panel material P with respect to the reference position can be freely set in three directions of the XYZ directions, the three-dimensional shape of the panel material P can be measured with higher accuracy.

【0029】なお、手動によりクランプ36のX−Y−
Z位置を定める構成を示したが、パネル材Pを強制的に
変形させる作業を容易かつ精度良く行うためには、支持
板48をX軸方向に調節移動させるX軸方向スライド機
構、支持ブロック47をY軸方向に調節移動させるY軸
方向スライド機構、枠部45をZ軸方向に調節移動させ
る上下動機構を設け、各機構の作動をフィクスチャー用
コントローラ37を介して制御するのが良い。これらの
機構は、例えばラックアンドピニオン式等から構成する
と良い。
The X-Y- of the clamp 36 is manually operated.
Although the configuration for determining the Z position is shown, in order to easily and accurately perform the operation of forcibly deforming the panel material P, an X-axis direction slide mechanism for adjusting and moving the support plate 48 in the X-axis direction, a support block 47 are provided. It is preferable to provide a Y-axis direction slide mechanism for adjusting and moving the frame part 45 in the Y-axis direction and a vertical movement mechanism for adjusting and moving the frame 45 in the Z-axis direction, and control the operation of each mechanism via the fixture controller 37. These mechanisms may be formed, for example, of a rack and pinion type.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の三次元形
状計測装置は、所定の計算結果に基づいて把持手段の位
置を移動し得る治具部材にパネル材をセットし、設計デ
ータに基づく基準位置を中心に強制的にパネル材を変形
させ測定するプロセスの中から、パネル材の最終的な三
次元形状を算出するようにしたため、パネル材と治具部
材との合いによる誤差を解消でき、他のパネル材と組み
付けた条件の下での寸法精度も算出することができ、パ
ネル材の三次元形状を高精度に計測することが可能とな
った。
As described above, according to the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention, the panel material is set on a jig member capable of moving the position of the gripping means based on a predetermined calculation result, and based on the design data. Since the final three-dimensional shape of the panel material is calculated from the process of forcibly deforming and measuring the panel material around the reference position, errors due to the fitting between the panel material and the jig member can be eliminated. Also, the dimensional accuracy under the condition of being assembled with another panel material can be calculated, and the three-dimensional shape of the panel material can be measured with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る三次元形状計測装置
を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例の三次元形状計測装置による計測の
考え方を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a concept of measurement by the three-dimensional shape measuring apparatus of the embodiment.

【図3】 三次元形状計測装置の作動を示すフローチャ
ートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the three-dimensional shape measuring device.

【図4】 他の実施例に係るフィクスチャーに設けられ
た治具部材の1つを示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing one of jig members provided on a fixture according to another embodiment.

【図5】 従来の三次元形状計測装置を示す概略構成図
である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional three-dimensional shape measuring apparatus.

【図6】 従来の三次元形状計測装置で使用される他の
フィクスチャーを示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing another fixture used in a conventional three-dimensional shape measuring apparatus.

【図7】 図7(A)(B)は、パネル材形状を計測す
る際に生じる不具合状態を示す概念図である。
FIGS. 7A and 7B are conceptual diagrams showing a problem state that occurs when measuring a panel material shape.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…三次元形状計測装置、 31…
フィクスチャー、32…三次元測定機(三次元測定手
段)、 33、43…治具部材、34…ベース、
35…可動ポスト、36
…クランプ(把持手段)、37…フィクスチャー用コン
トローラ(制御手段)、38…測定機用コントローラ
(制御手段)、39…システムコントローラ(制御手
段)、 P…パネル材。
30 ... three-dimensional shape measuring device, 31 ...
Fixture, 32: three-dimensional measuring machine (three-dimensional measuring means), 33, 43: jig member, 34: base,
35 ... movable post, 36
... clamp (gripping means), 37 ... fixture controller (control means), 38 ... measuring instrument controller (control means), 39 ... system controller (control means), P ... panel material.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 パネル材を把持する把持手段と、この把
持手段により把持した前記パネル材の三次元形状を測定
する三次元測定手段とを有する三次元形状計測装置にお
いて、 前記把持手段が取り付けられ当該把持手段の位置を変更
自在な治具部材と、 前記把持手段を設計上の基準位置に位置させた状態で前
記三次元測定手段により測定した前記パネル材の形状デ
ータと、前記把持手段を前記基準位置から移動して前記
パネル材を強制的に変形させた状態で前記三次元測定手
段により測定した前記パネル材の形状データとに基づい
て、前記パネル材の三次元形状を算出する制御手段と、
を有することを特徴とする三次元形状計測装置。
1. A three-dimensional shape measuring apparatus comprising: gripping means for gripping a panel material; and three-dimensional measuring means for measuring a three-dimensional shape of the panel material gripped by the gripping means, wherein the gripping means is attached. A jig member capable of changing the position of the gripping means, the shape data of the panel material measured by the three-dimensional measuring means in a state where the gripping means is located at a design reference position, and Control means for calculating a three-dimensional shape of the panel material, based on the shape data of the panel material measured by the three-dimensional measuring means in a state where the panel material is forcibly deformed by moving from the reference position. ,
A three-dimensional shape measuring apparatus comprising:
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