JP3455391B2 - 測定支援システム - Google Patents

測定支援システム

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JP3455391B2
JP3455391B2 JP10444097A JP10444097A JP3455391B2 JP 3455391 B2 JP3455391 B2 JP 3455391B2 JP 10444097 A JP10444097 A JP 10444097A JP 10444097 A JP10444097 A JP 10444097A JP 3455391 B2 JP3455391 B2 JP 3455391B2
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、三次元測定機や
画像測定装置等を測定手順ファイル（パートプログラ
ム）を用いて自動測定させる際の測定支援システムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ数値制御の三次元測定機
（ＣＮＣタイプ）では、予めプローブの移動パスや移動
速度、移動方向ベクトル、測定対象の幾何形状がどのよ
うなものであるか等を測定手順ファイル（パートプログ
ラム）に記述しておき、この測定手順ファイルを実行さ
せることによって自動測定を行う。測定手順ファイルを
作成する方法としては、次の２種類の方法がある。第１
の方法は、三次元測定機をジョイスティック（Ｊ／Ｓ）
操作盤を用いて実際に駆動して測定対象の測定を行い、
そのときの測定手順を記録することにより測定手順ファ
イルを作成する方法で、いわゆるプレイバック方式と呼
ばれる方法である。また、第２の方法は、ＣＡＤデータ
によってコンピュータ上に構築された測定対象の三次元
モデルに対して測定手順を教示して測定手順ファイルを
作成する方式で、ＣＡＴ（Computer Aided Testing）シ
ステムと呼ばれている方法である。
【０００３】いずれの方法においても、作成された測定
手順ファイルには、測定対象の形状や位置を特定する定
義情報、使用するプローブを指定するプローブ情報、プ
ローブの移動経路や測定タイミング等を指示する測定手
順情報、各種コメント情報等が含まれ、これらは全て文
字列によって記述される。測定手順ファイルは、これを
一度作成（ラーン）して保存しておくことにより、同一
の測定対象の測定時に再度使用（リピート）することが
できる。また、同一の測定対象について異なる手順の測
定を行いたい場合には、測定手順ファイルの測定手順情
報を適宜編集して別ファイルとして保存すれば良い。
【０００４】このように測定手順ファイルは、何度も読
み出されて使用されたり、編集に供されることが多い。
従来、このように、ある測定対象についての測定手順フ
ァイルを選択する場合には、そのファイル名やファイル
の内部に記述された定義情報やコメント情報等を参照し
て対応する測定手順ファイルを選択している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測定手
順ファイルのファイル名やファイルに記述された定義情
報、コメント情報等は文字と数値の羅列であり、この情
報から測定対象を特定するのは、極めて困難な作業であ
る。特に、似たような形状の測定対象ついてそれぞれ測
定手順ファイルが作成されている場合には、実際に測定
すべき測定対象とは異なる測定対象についての測定手順
ファイルを間違って選択してしまうことがある。このよ
うに測定手順ファイルを間違えて選択すると、プローブ
と測定対象とが干渉して、装置や測定対象が破損してし
まうという問題がある。
【０００６】また、既に作成されている測定手順ファイ
ルのうち、一部の測定個所をパスしたり、特定の測定個
所のみを測定したいような場合には、テキスト形式で表
現されたファイルの中身を確認しながら必要な部分に修
正を加え、これを別のファイル名で保存するという根気
のいる作業が必要であった。
【０００７】更に、このような測定手順ファイルでは、
実際の測定を行って得られた測定結果はファイルに上書
きされるようになっており、測定位置を認識するために
は、出力された数値データを調べなくてはならず、これ
も労力の要する作業であった。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、測定手順ファイルの内容確認を容易にし、測
定手順ファイルの選択作業や編集作業、更には測定作業
そのものを容易にすることができる測定支援システムを
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る測定支援シ
ステムは、測定対象の形状を特定する定義情報と測定手
順を定義した測定手順情報とを含む所定の言語で作成さ
れた測定手順ファイルを読み込んで前記測定手順情報に
基づいて測定機を制御する測定手順実行手段と、前記測
定手順ファイルの中の測定対象の定義情報から前記測定
対象のソリッドモデルを仮想空間上に生成するソリッド
モデラと、このソリッドモデラで生成されたソリッドモ
デルを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、既に作成されている測定
手順ファイルから測定対象の形状を特定する定義情報の
部分のみを取り出して、この定義情報から測定対象のソ
リッドモデルを生成し、表示することができるので、測
定対象の形状を視覚的に確認することが可能になり、異
なる測定対象の測定手順ファイルを間違って選択するミ
スを効果的に防止することができる。
【００１１】測定手順情報に基づいて移動計算手段が測
定経路を計算し、表示手段が測定対象のソリッドモデル
と同時にこの測定経路についても表示するようにすれ
ば、測定経路を視覚的に認識することが可能になり、測
定対象が同一でも異なる測定手順のファイルを誤って選
択するのを避けることができる。
【００１２】また、ソリッドモデラが測定手順情報に基
づいて使用プローブのソリッドモデルを仮想空間上に生
成し、このプローブのソリッドモデルについても表示手
段で表示するようにすれば、例えばプローブを移動経路
に沿って移動させる等のシミュレーションを行うことが
可能になり、干渉チェックも容易になる。
【００１３】更に、演算手段で求められ且つ表示手段に
表示された測定経路を変更入力するための入力手段と、
この入力手段によって変更された測定経路に基づいて測
定手順ファイルの測定手順情報を書き替える測定手順編
集手段とを更に備えるようにすれば、既存の測定手順フ
ァイルから異なる手順の測定手順ファイルを編集するこ
とが容易になる。また、新たなファイルを作成しなくて
も、既存のファイルを読み出して、必要に応じた測定経
路変更を行えば、ファイルの数をいたずらに増やすこと
なく、変形された様々な測定作業が容易に行えることに
なる。
【００１４】また、測定結果についても、仮想空間上に
表示可能とし、この測定結果に基づいてソリッドモデル
を生成したり、生成されたソリッドモデルに基づいて測
定手順ファイルを作成するといった応用も簡単に行え
る。このため、測定全般についての効果的な支援システ
ムが実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照してこの
発明の実施例に係る三次元測定システムについて説明す
る。図１は、このシステムの概略構成を示す斜視図であ
る。この三次元測定システムは、三次元測定機１と、こ
の三次元測定機１を駆動制御すると共に三次元測定機１
から必要な測定値を取り込むための駆動制御装置２と、
この駆動制御装置２を介して三次元測定機１を手動操作
するためのＪ／Ｓ操作盤３と、駆動制御装置２での測定
手順を指示するパートプログラムを編集・実行すると共
に、駆動制御装置２を介して取り込まれた測定座標値に
幾何形状を当てはめるための計算を行ったり、パートプ
ログラムを記録、送信する機能を備えたホストシステム
４とから構成されている。
【００１６】三次元測定機１は、次のように構成されて
いる。即ち、除振台１０の上には、定盤１１がその上面
をベース面として水平面と一致するように載置され、こ
の定盤１１の両側端から立設されたアーム支持体１２
ａ，１２ｂの上端でＸ軸ガイド１３を支持している。ア
ーム支持体１２ａは、その下端がＹ軸駆動機構１４によ
ってＹ軸方向に駆動され、アーム支持体１２ｂは、その
下端がエアーベアリングによって定盤１１上にＹ軸方向
に移動可能に支持されている。Ｘ軸ガイド１３は、垂直
方向に延びるＺ軸ガイド１５をＸ軸方向に駆動する。Ｚ
軸ガイド１５には、Ｚ軸アーム１６がＺ軸ガイド１５に
沿って駆動されるように設けられ、Ｚ軸アーム１６の下
端に接触式のプローブ１７が装着されている。このプロ
ーブ１７が定盤１１上に載置されたワーク５に接触した
ときに、プローブ１７から駆動制御装置２にタッチ信号
が出力され、そのときのＸＹＺ座標値を駆動制御装置２
が取り込むようになっている。
【００１７】Ｊ／Ｓ操作盤３には、三次元測定機１のプ
ローブ１７をＸＹＺ軸方向に手動操作により駆動するた
めのジョイスティック３１と、現在のプローブ１７の位
置のＸＹＺ座標値を駆動制御装置２に入力するための座
標入力スイッチ３３とが設けられている。また、ホスト
システム４は、ホストコンピュータ４１、ディスプレイ
４２、プリンタ４３、キーボード４４及びマウス４５等
によって構成されている。
【００１８】図２は、このシステムのブロック図であ
る。駆動制御装置２、プリンタ４３、キーボード４４及
びマウス４５は、ホストコンピュータ４１の入出力制御
装置４６を介してＣＰＵ４７に接続され、ＣＰＵ４７に
は、ハードディスク４８及びメモリ４９が接続されると
共に、表示制御装置５０を介してディスプレイ４２に接
続される。この他、ホストコンピュータ４１には、ＣＡ
Ｄシステム５１も接続されており、設計データからパー
トプログラムを生成したり、測定結果をＣＡＤシステム
５１側に送ることが可能になっている。ハードディスク
４８には、パートプログラムファイルやパートプログラ
ム編集／実行用のプログラムファイル等が格納され、こ
れらのファイルとホストシステム４のハードウェアとに
よって本発明に係る測定支援システムが実現される。
【００１９】図３は、この測定支援システムの機能ブロ
ック図である。このシステムは、既に作成されたパート
プログラムから測定対象の三次元モデルを表示して、測
定対象の形状確認を容易にしたり、測定ルートやプロー
ブ等を表示して測定手順の編集作業や測定作業を支援す
るものである。パートプログラムファイル６１は、例え
ば図４に示すように、ＤＭＩＳ（Dimentional Measurin
g Interface Standerd）言語仕様により記述されたファ
イルである。ＤＭＩＳ言語によるファイルは、元々、Ｃ
ＡＤと三次元測定機間の双方向でデータをやりとりする
ために開発された言語仕様で、ＣＡＤ側からは、設計値
として作成された幾何形状の定義情報と測定パス（プロ
ーブの移動経路）の情報が出力され、三次元測定機側で
ＤＭＩＳ言語に基づいて測定した測定結果をファイルに
追加上書きしてＣＡＤ側に返すといった用途に用いられ
ている。本発明における測定手順ファイルは、典型的に
はこのＤＭＩＳ言語で記述したものが適しているが、測
定対象の定義情報を含むファイルであれば他の言語で作
成されたファイルも使用可能であることは言うまでもな
い。
【００２０】パートプログラムファイル６１は、測定対
象の幾何形状を三次元空間上に定義する定義情報と、こ
の定義した幾何形状に対してどの方向からアプローチし
て測定点座標値を得るかを指定した測定手順情報とを含
んでいる。例えば、球を測定するのではあれば、まず球
の中心座標値と半径とが定義され（定義情報）、この球
に対してプローブ先端球の中心を座標値（ｘ１，ｙ１，
ｚ１）から方向ベクトル（ｌ，ｍ，ｎ）の方向に所定の
速度（例えば３ｍｍ／ｓ）でゆっくりと移動させて測定
対象に接触させるというような動作を異なる方向及び位
置から４点分繰り返すような測定手順情報が記述され
る。
【００２１】定義情報としては、ソリッドモデルを表現
するための境界表現、ＣＳＧ（Constructive Solid Geo
metry）表現又はこれらを併用したハイブリッドタイプ
（境界表現／ＣＧＳ）等の表現形式が知られている。境
界表現法は、図５に示すように、ソリッドモデルを、そ
れを構成する境界面、稜線、頂点等の座標値で定義する
方法で、あらゆる複雑な形状に対処できるという利点が
ある。ＣＧＳ法は、図６に示すように、基本立体を定義
してこれらを集合演算によって組み合わせることでソリ
ッドモデルを表現する方法で、データ構造が簡単である
という利点がある。ＣＧＳ法で例えば図７に示すような
プローブを表現すると、次のようになる。
【００２２】先端球：形状は球、内側にものがある、
中心座標（０，０，０）、半径１．５ｍｍ スタイラス：形状は円筒、内側にものがある、中心軸
ベクトル（０，０，１）、半径１ｍｍ、下端座標（０，
０，１．５）、上端座標（０，０，２６．５） 検出部：形状は円筒、内側にものがある、中心軸ベク
トル（０，０，１）、半径６ｍｍ、下端座標（０，０，
２６．５）、上端座標（０，０，６６．５） ヘッド部：形状は球、内側にものがある、中心座標
（０，０，９１．５）、半径２５ｍｍ プローブの形状＝＋＋＋ 図４の例は、ハイブリッドタイプを用いてソリッドモデ
ルを表現した例であり、要素定義情報と境界定義情報と
から構成されている。
【００２３】パートプログラム編集／実行部６２は、パ
ートプログラムファイル６１を読み込み、このファイル
に記述された測定手順情報に基づいて駆動制御装置２を
制御する機能と、測定結果をパートプログラムファイル
６１に追加上書きする機能と、ＣＡＤシステム５１から
の設計データに基づいて定義情報を作成する機能と、キ
ーボード４４やマウス４５からなる入力部６３によって
入力される入力情報に基づいて読み込んだパートプログ
ラムファイル６１を編集する機能とを有する。変換部６
４は、パートプログラムの定義情報のみを抽出し、この
定義情報をソリッドモデラ６５で定められたインタフェ
ース仕様に変換してソリッドモデラ６５に供給する変換
機能と、ソリッドモデラ６５で生成されたソリッドモデ
ルからパートプログラムの定義情報を生成する逆変換機
能とを有する。ソリッドモデラ６５は、境界表現／ＣＧ
Ｓ表現の定義情報に基づいて仮想空間上にソリッドモデ
ルを生成する。生成されたソリッドモデルは、表示制御
装置５０及びディスプレイ４２からなる表示部６６に三
次元モデルとして表示される。
【００２４】一方、変換部６７は、パートプログラム編
集／実行部６２に読み込まれたパートプログラムのう
ち、測定手順情報を抽出してプローブ１７の移動経路の
座標値列に変換する機能と、移動計算部６９で計算され
た測定経路をパートプログラムの測定手順情報に逆変換
する機能とを有する。また、測定手順のうち使用プロー
ブを指定する情報は、プローブ形状定義部６８に与えら
れる。プローブ形状定義部６８は、使用するプローブに
応じてプローブのソリッドモデルを例えばＣＧＳ表現で
定義する。移動計算部６９は、プローブ形状定義部６８
で定義されたプローブのソリッドモデルを変換部６７か
ら与えられる座標値列に応じて仮想空間上で移動させ、
移動後のソリッドモデルの情報をソリッドモデラ６５に
供給する。また、移動計算部６９は、入力部６３によっ
て移動経路の指示がなされたときには、入力情報に基づ
いて移動経路を変更する。
【００２５】これにより、表示部６６には、図８に示す
ように、測定対象のソリッドモデル８１に対してプロー
ブのソリッドモデル８２がリアルタイムに移動したり、
その測定経路８３を変更する様子が表示される。ソリッ
ドモデラ６５に供給されたソリッドモデルの情報は、ソ
リッドモデルファイル７０として適宜記憶される。この
ソリッドモデルファイル７０とパートプログラムファイ
ル６１とを、ファイル管理を容易にするため一つの共通
のファイルとすることもできる。
【００２６】図９は、このシステムを使用してパートプ
ログラムを実行／編集する手順を示すフローチャートで
ある。実行又は編集しようとするパートプログラムのフ
ァイル名を選択する（Ｓ１）と、選択されたパートプロ
グラムの定義情報や測定手順情報に基づいてソリッドモ
デラ６５が測定対象やプローブのソリッドモデルを生成
し、これらが表示部６６に表示される（Ｓ２）。ここで
実行を指示すると（Ｓ３）、選択されたパートプログラ
ムが実行されて測定動作が開始される（Ｓ４）。測定結
果（Ｓ５）は、順次ソリッドモデラ６５に与えられ、測
定結果がリアルタイムで表示部６６に表示される。ここ
で、編集を指示すると（Ｓ３）、指定箇所がスキップ又
は測定指示され（Ｓ６）、その様子が表示部６６に表示
される。このように、測定動作を実行しながら、特定の
測定個所をスキップしたり、他の測定個所を指示すると
いった操作をソリッドモデルを確認しながらリアルタイ
ムに行うことができる。
【００２７】図１０は、このシステムを使用してパート
プログラムを作成する手順を示すフローチャートであ
る。まず、作成しようとするパートプログラム名を指定
する（Ｓ１１）。そして、Ｊ／Ｓ操作盤３を使用して測
定動作を開始する（Ｓ１２）。得られた測定経路や測定
値は順次ソリッドモデラ６５に供給されてソリッドモデ
ルが作成、表示される（Ｓ１３）。このとき、パートプ
ログラム編集／実行部６２は、変換部６４，６７による
ソリッドモデルからの逆変換機能により、与えられたデ
ータに基づいてパートプログラムを順次作成していく。
これにより、実際の測定操作を通じて測定箇所を視覚的
に確認しながら最適な測定手順ファイルを生成していく
ことが可能になる。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、既
に作成されている測定手順ファイルから測定対象の形状
を特定する定義情報の部分のみを取り出して、この定義
情報から測定対象のソリッドモデルを生成して表示した
り、測定結果からソリッドモデルを生成して測定手順フ
ァイルを作成するようにしているので、視覚的な確認を
行いながら測定操作を行うことができ、測定全般につい
ての効果的な支援システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る三次元測定システム
の斜視図である。
【図２】 同システムのブロック図である。
【図３】 同システムにおけるホストシステムの機能ブ
ロック図である。
【図４】 同システムで使用されるパートプログラムの
一例を示す図である。
【図５】 同システムにおけるソリッドモデルの境界表
現法を説明するための図である。
【図６】 同システムにおけるソリッドモデルのＣＧＳ
法を説明するための図である。
【図７】 同ＣＧＳ法で表現したプローブのソリッドモ
デルの例を示す図である。
【図８】 同システムにおけるソリッドモデルの表示例
を示す図である。
【図９】 同システムを使用してパートプログラムを実
行／編集する手順を示すフローチャートである。
【図１０】 同システムを使用してパートプログラムを
作成する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…三次元測定機、２…駆動制御装置、３…ジョイステ
ィック操作盤、４…ホストシステム、６１…パートプロ
グラムファイル、６２…パートプログラム編集／実行
部、６３…入力部、６４，６７…変換部、６５…ソリッ
ドモデラ、６６…表示部、６８…プローブ形状定義部、
６９…移動計算部、７０…ソリッドモデルファイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/20 101

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 測定対象の形状を特定する定義情報と測
    定手順を定義した測定手順情報とを含む所定の言語で作
    成された測定手順ファイルを読み込んで前記測定手順情
    報に基づいて測定機を制御する測定手順実行手段と、 前記測定手順ファイルの中の測定対象の定義情報から前
    記測定対象のソリッドモデルを仮想空間上に生成するソ
    リッドモデラと、 このソリッドモデラで生成されたソリッドモデルを表示
    する表示手段とを備えたことを特徴とする測定支援シス
    テム。
  2. 【請求項２】 前記測定手順情報に基づいて測定経路を
    計算する移動計算手段を更に備え、 前記表示手段は前記仮想空間における測定経路を表示す
    るものであることを特徴とする請求項１記載の測定支援
    システム。
  3. 【請求項３】 前記ソリッドモデラは、前記測定手順情
    報から使用するプローブのソリッドモデルを前記仮想空
    間上に生成するものであり、 前記表示手段は前記ソリッドモデラで生成されたプロー
    ブのソリッドモデルを表示するものであることを特徴と
    する請求項１又は２記載の測定支援システム。
  4. 【請求項４】 前記移動計算手段で求められ且つ前記表
    示手段に表示された測定経路を変更入力するための入力
    手段と、 この入力手段によって変更された測定経路に基づいて前
    記測定手順ファイルの測定手順情報を書き替える測定手
    順編集手段とを更に備えたことを特徴とする請求項２記
    載の測定支援システム。
  5. 【請求項５】 測定対象を測定した測定結果に基づいて
    仮想空間上にソリッドモデルを生成するソリッドモデラ
    と、 このソリッドモデラで生成されたソリッドモデルを表示
    する表示手段と、 前記生成されたソリッドモデルから測定手順ファイルの
    一部を構成する所定の言語で作成された定義情報であっ
    て前記測定対象の形状を特定する定義情報を生成する測
    定手順作成手段とを備えたことを特徴とする測定支援シ
    ステム。
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