JP3439327B2 - 三次元測定機のデータ処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元測定機の測
定結果表示に関し、特にアイコン表示により形状の識
別、公差照合の合否確認を容易にした三次元測定機のデ
ータ処理装置に関する。

【０００２】

【背景技術】被測定物を載置する定盤上に互いに直交す
ると共にモータにより駆動されるエンコーダを備えた
Ｘ，Ｙ，Ｚ駆動機構、及びこのＺ駆動機構先端に被測定
物との接触を検出するプローブ５８を備えた図６に示す
三次元測定機５１が周知であって、主に機械加工、プレ
ス加工された金属、樹脂またはガラス製の被測定物の精
密な寸法計測に利用されている。図６の三次元測定機シ
ステム５０は他にこの三次元測定機５１の駆動を制御す
る制御装置５２及びこの制御装置５２に駆動指令を送出
したり逆にこの制御装置５２から測定データを入力する
ホストコンピュータ５３が備えられている。また、この
ホスコンピュータ５３には表示装置５４、プリンタ５
５、キーボード７１、マウス７２が接続されていて、こ
れらの装置により全体としてデータ処理装置を構成して
いる。

【０００３】従来、例えばこのホストコンピュータ５３
から被測定物上の孔を測定する場合は、まず、駆動指令
が制御装置５２に送出される。次にこの制御装置５２の
制御により三次元測定機５１を駆動させてＺ駆動機構先
端に取り付けられたプローブ５８を被測定物に接触させ
る。こうして得られた複数の三次元座標値による測定デ
ータを入力して、この測定データに円をあてはめる幾何
計算を施して円の中心座標値と直径値を求める。次にこ
うして得られた測定結果である幾何形状の数値は表示装
置５４に文字のみで表示されていた。また、予めこの孔
の設計上の直径値や公差範囲の値をホストコンピュータ
５３に入力しておいて、設計値と測定値の公差照合計算
が行われる。これにより測定結果の表示と併せて公差照
合結果（合格または不合格）も同時に表示装置５４に表
示可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように文
字だけで測定結果を表示したのでは、測定した形状が孔
なのか円筒なのか見分けづらいといった問題がある。例
えば多数の測定項目について測定を行った場合、各々の
測定結果情報をまとめてファイルに記録しておいて、後
でこのファイルを表示装置５４の画面に表示して確認し
ようとすると、測定対象の形状が孔だったのかそれとも
円筒だったのか、文字を見ただけでは直観的に認識、識
別しづらいとことがよくある。特に、測定対象の形状が
円筒または孔形状の場合、この測定対象が凸形状あるい
は凹形状なのか、測定結果の数値を見ただけでは直ぐに
は識別しづらいといった問題がある。

【０００５】また、公差照合の結果についても「合格」
「不合格」の文字を表記しただけでは一度に多数の測定
結果を画面にリスト表示したり、紙に連続してリスト印
刷した際に一見しただけでは見分けづらいという問題も
ある。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、従来の数値等による文字情報に加
え、測定対象の凹凸形状を表現したアイコン（絵文字）
と呼ばれるグラフィックスを同時に表示することによ
り、測定対象形状の識別を容易とする三次元測定機のデ
ータ処理装置を提供することを目的とする。また、公差
照合の結果、合格あるいは不合格の記号をこのアイコン
上に重ねて描画表示することで、公差照合の合否確認を
容易にした三次元測定機のデータ処理装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、互いに直交する夫々の方向へ駆動する
Ｘ，Ｙ，Ｚ駆動機構を備えると共にいずれかの駆動機構
の先端に測定のためのプローブを備えて被測定物の寸法
および形状を測定する三次元測定機のデータ処理装置に
おいて、測定データに対して幾何形状の当てはめ計算を
施して幾何形状を求めると共に幾何形状が凸または凹形
状かを判別する幾何計算処理部と、幾何形状を表す図形
とこの図形の背景とをそれぞれ違った色で描画すると共
にこの２つの色を交換して凹および凸形状のどちらかを
表現するアイコン情報を格納する記憶装置と、前記幾何
計算処理部の計算結果に基づいて前記記憶装置からアイ
コン情報を選択するアイコン選択処理部と、前記幾何計
算結果と前記選択されたアイコン情報を併せて表示制御
する表示制御装置と、この制御装置に制御されて前記幾
何計算結果と前記選択されたアイコンを表示する表示装
置と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】また、本発明は上記手段に加え、設計値お
よび公差値との照合計算の結果、公差範囲から外れてい
るときに前記アイコンの上に「×」印を重ねて描画する
ことを特徴とする。

【０００９】三次元測定機の測定結果を画面表示または
紙に印刷表示する際に、従来の文字による数値データの
測定結果表示に加えて、測定した形状を象徴化したアイ
コンと呼ばれる絵文字（グラフィックス）を併せて表示
する。さらにこのアイコン中に描かれた幾何形状のシン
ボル図形とその周りの背景色を適当に配色することで凸
形状か凹形状かを表現することができる。

【００１０】また、公差照合の結果、不合格となった場
合、前記のアイコン上に不合格を示す「×」印等の記号
を重ねて描画することにより、不合格であることをオペ
レータが視覚的にかつ直観的に容易に認識できるように
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。図７に本発明を含む三次元測定機システム５０の
全体構成をブロック図で示す。この三次元測定機システ
ム５０は大きく分けて三次元測定機５１と、この三次元
測定機５１の駆動を制御する制御装置５２と、三次元測
定機５１の動作をオペレータがマニュアルで操作するた
めにジョイスティック等が備えられた操作盤５６から構
成されている。さらに前記制御装置５２へ駆動指令を送
出したり制御装置５２から測定データを取り込みさらに
幾何計算、形状の当てはめ計算等の各種データ処理を行
うデータ処理装置５７を備えている。

【００１２】このデータ処理装置５７はさらに、データ
処理プログラムを実行して駆動指令を生成出力したり測
定データに対して各種幾何計算、例えば円あてはめ計算
等を行ったりデータの入出力処理を行うホストコンピュ
ータ５３を備えている。また、測定結果をはじめ操作メ
ニューや各種条件設定内容を表示する表示装置５４、文
字情報や数値情報を入力するためのキーボード７１、前
記表示装置５４上に表示された矢印等のカーソルを動か
すためのマウス７２、測定結果などの各種文字情報やグ
ラフィックスを紙等に印刷するためのプリンタ５５を備
えている。

【００１３】前記ホストコンピュータ５３は、内部に前
記制御装置５２へ駆動指令を送出したり制御装置５２か
ら三次元座標値データを含む測定結果の入力制御を行な
う駆動指令制御装置６１と、前記表示装置５４の表示制
御を行なう表示制御装置６３と、前記キーボード７１と
前記マウス７２と前記プリンタ５５との間の入出力制御
を行う入出力制御装置６４とを備えている。

【００１４】さらに、前記ホストコンピュータ５３は、
ＯＳ等の基本ソフト、及び三次元測定機５１への駆動指
令を送出したり測定データに対して幾何形状の当てはめ
演算等の処理を行ない前記表示装置５４等にその結果を
表示制御する三次元測定機のホスト処理プログラムを格
納する記憶装置６７を備える。また、さらに前記表示装
置５４またはプリンタ５５に表示印刷するためのアイコ
ン（絵文字）のグラフィックス情報等を格納する記憶装
置６８を備える。

【００１５】さらに三次元測定機５１を連続自動運転さ
せるための一連の動作手順を記述したパートプログラム
ファイルと呼ばれる手順ファイルや、設計値および公差
値等が記録された設計値ファイルや、測定の結果得られ
た幾何形状寸法および設計値や公差値に対して合格また
は不合格の照合計算結果の情報等を含んだ測定結果ファ
イル等、各種情報ファイルを格納するための記憶装置６
９が備えられている。説明の便宜上、記憶装置６７〜６
９をそれぞれ分けて説明したが、１台の記憶装置に全て
のファイルを格納しても構わない。

【００１６】また、ホストコンピュータ５３の基本的な
プログラムやハードウェアに固有の設定情報等が記録さ
れたＲＯＭ６５と、プログラムを読み込んで計算処理を
行う記憶領域としてＲＡＭ６６が備えられている。以上
説明した装置は全てＣＰＵ６２に接続され、全体として
ホストコンピュータ５３を構成している。

【００１７】次に、図８において、本発明の動作を簡単
に表す機能ブロック図を示す。測定データが幾何計算処
理部８１に入力されると、所定の最小自乗法等による幾
何形状の当てはめ等の幾何計算が施される。ここで求め
られた計算結果は次に表示制御装置６３とアイコン選択
処理部８２へ入力される。アイコン選択処理部８２では
入力された計算結果に基づいて、アイコン情報が格納さ
れた記憶装置６８からアイコン情報を選択して出力させ
て、このアイコン情報は表示制御装置６３へ入力され
る。表示制御装置６３は、この入力されたアイコン情報
と前記幾何計算の結果と併せて表示装置５４に表示され
る。

【００１８】次に、以上で説明したデータ処理装置５７
の動作について、孔形状を測定する場合を例に上げて詳
細に説明する。まず最初に、オペレータはマウス７２ま
たはキーボード７１から円測定を行うためのコマンドを
ホストコンピュータ５３へ入力する。この時、測定する
円が内円なのか外円なのかについての情報は特にホスト
コンピュータ５３へ与えられない。ここで、内円とは孔
形状、外円とは円筒形状を表わすものとする。通常、こ
の円測定の場合、ＸＹ面、ＹＺ面、ＺＸ面のいずれかが
予め基準面として設定されていて、プローブ５８を被測
定物に当接させて得られた三次元座標値からなる測定点
を一旦この基準面に投影して、この投影により得られる
二次元座標値に対して最小自乗法などのあてはめ計算手
法を用いて円の当てはめ計算を行う。通常、この当ては
め計算により円の中心座標値（二次元データ）、円の半
径、内円あるいは外円の判別情報が得られる。特にこの
計算結果は基準面を表わす法線ベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）
単位ベクトルの数値情報と伴に表示装置５４等に表示さ
れる他、測定結果ファイルに記録することも可能であ
る。

【００１９】次にオペレータは操作盤５６に備えられた
ジョイスティック等を操作して、三次元測定機５１のＺ
駆動軸先端に備えられたプローブ５８を被測定物上の目
標測定箇所へ移動接近させて被測定物へ接触させる。通
常、孔の内側３以上の所定の箇所にプローブ５８を接触
させて座標値を取得する。円測定の場合、幾何学計算の
理論上３点以上の測定点の情報が必要である。このよう
にして取得された測定座標値は、直ちに制御装置５２を
通過してホストコンピュータ５３に取り込まれる。しか
も、同時に最後の測定座標値を取り込んだ後にプローブ
５８がどの方向に測定したのかを示した測定方向ベクト
ル情報も併せてホストコンピュータ５３に取り込まれ
る。この測定方向ベクトルを基に内円か外円かの判別が
可能となる。

【００２０】次に、取得された前記測定座標値に対して
ホストコンピュータ５３内部で、一旦基準面に測定点が
投影された投影点が求められ、この投影点に対して最小
自乗法等のあてはめ手法により円当てはめ計算が実行さ
れ、円の中心座標値および円の半径値が求められる。こ
の求められた情報はＲＡＭ６６に一時記憶される。さら
にこの求められた円の情報と前記退避方向のベクトル情
報とに基づいて、測定対象の形状が外円なのかあるいは
内円なのか、すなわち孔だったのかあるいは円筒だった
のかが判別され、この判別情報もまたＲＡＭ６６に一時
記憶される。

【００２１】次に、上記計算により求められた孔の中心
座標値または直径値と、記憶装置６９に予め設計値およ
び公差情報が記録されている場合は、公差照合計算を行
うことができる。設計値および公差情報等の設計データ
は記憶装置６９内に記録された測定手順を記録したパー
トプログラムファイル内に記録しておくことが可能であ
り、測定結果や照合計算結果もこのパートプログラムフ
ァイルに追加記録することができる。また、特に設計デ
ータや公差データを設計データファイルと呼ばれるファ
イルに記録することも可能である。また、測定結果は記
憶装置６９内に記録された測定結果ファイルと呼ばれる
ファイルに測定結果が得られる度に逐次記録されるよう
にして、後で作業者がまとめて測定結果を確認評価する
こともできる。

【００２２】設計値照合の計算とは、例えば測定値と設
計値との寸法値の差分を求める等の計算により行われ
る。また、公差照合とはプラス側、マイナス側にそれぞ
れ許容値を設定しておいて、測定値がこの間に入ってい
るかどうかをチェックするものである。例えば、測定し
た孔の直径が（設計値＋下限公差値）と（設計値＋上限
公差値）の間に入っていれば合格、入っていなければ不
合格と判断される。

【００２３】次に、上記の測定結果は直ちに図１に示さ
れるような、表示装置５４の画面に表示された結果表示
ウィンドウ１内に、円の中心位置の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標
値および直径値Ｄ、さらに円の向きを示す（Ｉ，Ｊ，
Ｋ）法線ベクトル（単位ベクトル）の数値がそれぞれ表
示される。この円の向きを示す法線ベクトルは円当ては
め計算を行ったときに設定されていた基準面に垂直な方
向を示すベクトルである。次に、測定対象の形状が内円
かあるいは外円かの前記判別情報に従い、記憶装置６８
に格納されたそれぞれに対応するアイコンのグラフィッ
クス情報が読み出され、文字情報に加えて画面にアイコ
ン２またはアイコン３のように表示される。上記の例で
は内円（孔形状）を測定しているので、アイコン２が表
示されるはずである。逆にもしも測定対象が外円（円筒
形状）であった場合は、アイコン３が表示されることに
なる。アイコン２とアイコン３は略同じデザインである
が、表示色を反転するかまたはハッチングを利用して違
いを一目で識別できるように工夫されている。このよう
に結果表示ウィンドウ１に表示する他、同時に測定結果
ファイルに数値情報と共にアイコンも記録するように構
成することも可能である。

【００２４】次にこのアイコン２のグラフィックスにつ
いて詳細に説明する。図２にアイコン２の拡大図を示
す。基本的にこのアイコンは３色により構成されてい
る。すなわち測定対象の形状を示す領域Ａの第１色と、
この領域Ａの外側（背景）を示す領域Ｂの第２色と、領
域ＡとＢの境界線４の第３色から構成されている。この
領域Ａの第１色と領域Ｂの第２色とをそれぞれ別の色、
またはコントラストに差をつけるようにする。例えば内
円の場合は形状を示す領域Ａの第１色を背景を示す領域
Ｂの第２色よりも明るい色とすることで表現する。逆に
外円の場合は形状を示す領域Ａの第１色を背景を示す領
域Ｂの第２色よりも暗い色とすることで表現する。また
は、第１色と第２色を交換することでも表現可能であ
る。また、表示装置５４がモノクロディスプレイである
場合は、３種類のハッチングを利用することも可能であ
る。特にプリンタ５５に出力する場合は、カラーをモノ
クロの濃淡に変換したりあるいはハッチングに変換する
ことで見やすく印刷することが可能である。

【００２５】以上、結果表示ウィンドウ１内に内円また
は外円を抽象化したアイコン表示について説明したが、
同様に円筒形状、円錐形状、球形状その他の立体形状に
ついてもアイコンにより凹形状凸形状の区別を表現可能
である。例えば、図３（ａ）に示すアイコン１１は外
筒、つまり凸形状の円筒を示し、一方このアイコン１１
の配色を交換させた図３（ｂ）に示すアイコン１２は内
筒、つまり凹形状の円筒（孔）を示している。また、例
えば、図５に示すように円筒形状を測定した結果、計算
により求められた円筒度の値が、予め設定されていた公
差値からはずれている場合は、円筒度を示すアイコン１
３の上に「×」印等のグラフィックスを重ねて描画する
ことで、視覚的、直観的に不合格であることが一目で確
認できるようになる。同様に合格の場合、「○」印をア
イコンに重ねて描画することも可能であるが、合格のと
きはこのような表示を特に行わず省略するように構成す
ることも可能である。なお、合格、不合格時に重ねて描
画するグラフィックスは「×」「○」に限られるもので
はなく、その他のグラフィックス、動画または文字であ
っても構わない。

【００２６】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明はこの実施例に限られるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能で
ある。例えば、図４に示すようにアイコンの配色を適当
に替えたりあるいはハッチングをかけることにより、現
在設定されている基準面がＸＹ面なのか、ＹＺ面なの
か、ＺＸ面なのかが視覚的直観的に理解し易く構成する
ことが可能である。例えば、図４の（ａ）のアイコン２
１はＸＹ面を表す部分の色を他の部分と違った色とす
る、あるいはこの部分のみにハッチングをかけることで
基準面がＸＹ面になっていることを示している。また、
同様に図４の（ｂ）のアイコン２２は基準面がＹＺ面に
なっていることを示し、また、図４の（Ｃ）のアイコン
２３は基準面がＺＸ面になっていることを示している。

【００２７】また、上記測定以外でも同様に、点、線、
平面、楕円、円環、円錐、球等、幾何要素の測定、また
は平面度、平行度、真直度、直角度、同軸度、円筒度、
円周振れ等の幾何公差、さらにプローブ移動速度、測定
速度等、座標系の設定、プローブ交換等の各種条件設定
について、これらのコマンド実行後、測定、計算または
設定された内容と伴にこれらのコマンドに対応するアイ
コンを結果表示ウィンドウ１内に並べて表示することが
可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように、測定結果表示に
アイコンを併せて表示することで、従来の文字だけの測
定結果表示に比べて視覚的にどのような形状を測定した
のか分かりやすくなった。また、同じ円測定結果につい
て、今まで数値情報だけでは分かりずらかった外円、内
円の判別もアイコンの表示色やハッチングの組合せを利
用することで識別しやすくなった。また、公差照合計算
の結果、不合格になった場合、このアイコンの上に
「×」印等の簡易なグラフィックスを重ねて描画するこ
とで、簡単に合格不合格を表すことができ、極めて簡単
に合否が識別できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアイコンを含んだ測定結果の画面
表示の例である。

【図２】アイコン２の拡大図である。

【図３】２種類の円筒形状を表すアイコンの例である。

【図４】３種類の基準面を表すアイコンの例である。

【図５】公差照合の結果不合格を表すアイコンの例であ
る。

【図６】三次元測定機システムの全体図である。

【図７】三次元測定機システムの全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】本発明の動作を簡単に表す機能ブロック図であ
る。

【符号の説明】

1 結果表示ウィンドウ１ 2,3,11,12,13,21,22,23 アイコン 31 不合格表示 51 三次元測定機 52 制御装置 53 ホストコンピュータ 54 表示装置 63 表示制御装置 68 記憶装置 81 幾何計算処理部 82 アイコン選択処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−60543（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−209733（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−210584（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−23548（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−123783（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−43173（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−269626（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−178462（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/20 G06F 3/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交する夫々の方向へ駆動する
   Ｘ，Ｙ，Ｚ駆動機構を備えると共にいずれかの駆動機構
   の先端に測定のためのプローブを備えて被測定物の寸法
   および形状を測定する三次元測定機のデータ処理装置に
   おいて、 測定データに対して幾何形状の当てはめ計算を施して幾
   何形状を求めると共に幾何形状が凸または凹形状かを判
   別する幾何計算処理部と、 幾何形状を表す図形とこの図形の背景とをそれぞれ違っ
   た色で描画すると共にこの２つの色を交換して凹および
   凸形状のどちらかを表現するアイコン情報を格納する記
   憶装置と、 前記幾何計算処理部の計算結果に基づいて前記記憶装置
   からアイコン情報を選択するアイコン選択処理部と、 前記幾何計算結果と前記選択されたアイコン情報を併せ
   て表示制御する表示制御装置と、 この制御装置に制御されて前記幾何計算結果と前記選択
   されたアイコンを表示する表示装置と、を備えたことを
   特徴とする三次元測定機のデータ処理装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１において、設計値および公
   差値との照合計算の結果、公差範囲から外れているとき
   に前記アイコンの上に「×」印を重ねて描画することを
   特徴とする三次元測定機のデータ処理装置。