JP3905750B2 - 公差判定方法、及びデータ処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の測定データと公差データとを比較する公差判定方法、及びデータ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複雑な形状の被測定物は、通常ＣＡＤシステムにより設計され、数値制御された加工機で加工されることが多い。この様にして加工された被測定物の輪郭形状は、輪郭測定機や三次元測定機を用いて測定される。この測定データで示される輪郭形状は、別途定められた上限公差データおよび下限公差データと比較され、これらの公差を超えた場合には該当個所の再加工を行うか、あるいはその被測定物は不良品として廃棄される。上限公差データおよび下限公差データはＣＡＤシステム等により設計された設計データを基にして上限側と下限側の公差が決定される。より具体的には、これらの上限公差データは「設計データ＋α」の形で、また、下限公差データは「設計データ−β」の形で与えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複雑な形状の被加工物の各部の機能としては、例えばある部位は摺動面であり、ある部位は単に剛性を強化するための補強部位であったりする。
このような場合、摺動面形状における公差と、補強部位形状における公差を同一にするのは得策ではないので、それぞれの部位を個別に測定して、その上で個別の公差判定を行わなければならなかった。
また、設計データを基準にして測定データとの誤差を求め、この誤差が公差を超えているか否かで公差超過を判定していたため、設計データが未知又は不明の場合には公差判定を行うことが出来なかった。
【０００４】
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、１回の測定においても、被測定物の測定部位毎に固有の公差データを設定可能とすることを目的とする。
また、本発明は設計データが未知又は不明の場合であっても、公差データの設定を可能とし、測定データの公差判定を可能とすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の公差判定方法は、前記目的を達成するために、被測定物を測定して測定データを得る測定ステップと、前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で前記被測定物の測定部位毎に固有の上限公差データと前記被測定物の測定部位毎に固有の下限公差データを設定する公差設定ステップと、前記測定データと前記上限公差データおよび前記下限公差データとをそれぞれ比較して公差判定を行う公差判定ステップと、前記公差判定ステップにおいて、判定された結果を出力する判定結果出力ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、被測定物中の全測定範囲中の測定部位ごとに固有の上限公差データと下限公差データとを設定できる。例えば軸受けによって支持される回転軸の表面性状（形状、粗さ、うねりなど）の測定において、回転軸方向の公差設定として、軸受けに接する部位の形状公差を厳しく、その他の部位の形状公差を緩く設定することができる。従って、回転軸の軸受け部位、あるいはその他の部位毎に個別に測定を行うことに代えて、回転軸全域に亘って測定を一括して行うことができ、さらに、上限公差と下限公差について各部位毎に最適の公差を設定できる。これによって測定能率が向上する。さらに、被測定物の測定範囲の各測定部位毎に寸法公差、形状公差、粗さ公差、うねり公差などを混在させて設定できるので、被測定物の測定範囲について、ある測定部位は形状についての上限公差と下限公差を設定し、その他の測定部位は粗さの上限公差と下限公差を設定することも可能である。さらに、被測定物の測定範囲について、ある測定部位において形状の上限公差と下限公差の他に、同一部位について粗さの上限公差と下限公差を併せて設定することも可能である。さらに、上限公差のみ或いは下限公差のみを設定しても良い。この場合は、例えば上限公差としてプラス∞を設定、あるいは下限公差としてマイナス∞を設定しても良い。これによって測定部位ごと或いは測定目的ごとに行う測定を一括して総合的に測定できるので、測定能率が飛躍的に向上する。
【０００７】
また、前記公差設定ステップにおいて、設定される上限公差データと下限公差データは、前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で設定される。
したがって、ＣＡＤデータなどの設計データが未知或いは不明な被測定物であっても上限公差データと下限公差データが設定できる。例えば、被測定物に対して上限公差ゲージや下限公差ゲージがあれば、これらのゲージを測定して、そのデータを公差データとして用いることができる。あるいは「はめあい」などにおいて、はめあいの相手側が現物で与えられている場合には、この相手側を測定して、その測定データから公差データを生成することができる。このような場合は、設計データに基づく公差データ設定よりも適切な公差データを生成することができる。
【０００８】
更に、前記公差判定ステップは、前記上限公差データおよび前記下限公差データを基に仮定設計データを決定する仮定設計データ決定ステップと、前記測定データと前記仮定設計データとを照合して、誤差と誤差方向線を求める照合ステップと、前記誤差方向線またはその延長線と前記上限公差データまたは前記下限公差データとの交点を求め、前記仮定設計データから前記交点までの大きさと、前記誤差とを比較する公差比較ステップとを含むことを特徴とする。ここにおいて、前記仮定設計データ決定ステップは、前記上限公差データ及び前記下限公差データに内接する内接円を求めるステップと、その内接円の中心の集合を仮定設計データとして取得するステップとからなるのが好適である。
【０００９】
公差判定ステップをこのように構成すれば、上限公差データと下限公差データから仮定設計データを決定し、この仮定設計データと測定データとを照合して仮定の誤差を求めることができるので、誤差の傾向を推定することができる。このように誤差の傾向が推定できれば、加工工程における切削工具の磨耗状況などの工程状態の推移が把握できるので、工具の過大磨耗などの工程異常の発生を事前に防止することができる。
さらに、仮定設計データを、上限公差データと下限公差データに対する内接円あるいは最大内接円の集合から求めれば、ほぼ両方の公差データの中央付近を仮定設計データとして用いることができるので、上限公差と下限公差の振り分けがほぼ等しい場合には、仮定設計データの仮定精度が向上する。
【００１０】
また、前記公差判定ステップはさらに、前記測定データが前記上限公差データおよび前記下限公差データを超えた量を積算して公差超過総量を求める公差超過総量算出ステップと、前記上限公差データおよび前記下限公差データに対して前記測定データを相対的に移動させて、前記公差超過総量を小さくする姿勢調整ステップとを含むことを特徴とする。
公差判定ステップをこのように構成すれば、上限公差データ及び下限公差データを超過した量の積算結果が小さくなるように、両公差データに対して測定データを相対的にベストフィットすることができる。従って、計算が簡易となって、使用記憶領域の減少化や計算処理時間の高速化などの利点を有する。
【００１１】
さらに、前記公差判定ステップはさらに、前記誤差を積算して誤差総量を求める誤差総量算出ステップと、前記上限公差データおよび前記下限公差データに対して前記測定データを相対的に移動させて、前記誤差総量を小さくする姿勢調整ステップとを含むようにしても良い。
さらに、前記公差判定ステップはさらに、前記測定データと前記被測定物の設計データとを照合して対設計データ誤差を求める対設計データ誤差算出ステップと、前記対設計データ誤差を積算して対設計データ誤差総量を求める対設計データ誤差総量算出ステップと、前記設計データに対して前記測定データを相対的に移動させて、対設計データ誤差総量を小さくする対設計データ姿勢調整ステップを含むことを特徴とする。ここで対設計データ誤差とは、被測定物の設計データを基準とした測定データの誤差のことをいう。
公差判定ステップをこのように構成すれば、設計データに対して測定データの相対的なベストフィットを厳密に行えるので、公差判定精度がさらに向上する。
また、本発明のデータ処理装置は、前記目的を達成するために、被測定物を測定して測定データを得るデータ収集手段と、前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で前記被測定物の測定部位毎に固有の上限公差データと前記被測定物の測定部位毎に固有の下限公差データを設定する公差設定手段と、前記測定データと前記上限公差データおよび前記下限公差データとをそれぞれ比較して公差判定を行う公差判定手段と、前記公差判定手段において、判定された結果を出力する判定結果出力手段と、を備え、上記ステップを実行することを特徴とする。
【００１２】
【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１は本発明を実施した測定装置１とデータ処理装置２各部のブロック構成を示す。
図１において、測定装置１は公知の輪郭測定機を示す。検出器１０は被測定物表面に接触して測定を行う触針を備えており、図示しない駆動装置と駆動機構によって被測定物表面方向にトレースされる。その結果、検出器１０は、被測定物の表面各部位の変位をディジタルデータの形で逐一出力する。
【００１３】
データ処理装置２のデータ収集手段２０は、検出器１０から逐一出力された触針変位データを順次収集して、座標系Ａにより記述される測定データとして内部記憶する。公差設定手段２１は、座標系Ｂ（前述の座標系Ａとは必ずしも一致しない）により記述される上限公差データと下限公差データを個別に入力して内部記憶する。これらの公差データの入力は、公知のキーボードからの手入力や、フロッピー（登録商標）ディスクのような外部補助記憶装置から入力したり、あるいは他のコンピュータから通信手段を経由して入力する。
【００１４】
これらの上限公差データと下限公差データは、それぞれ被測定物の測定部位毎に固有の値を設定することが出来る。例えば、測定開始点から２０ｍｍまでの測定部位の公差データと２０ｍｍを超えて３５ｍｍまでの公差データと３５ｍｍを超えて５０ｍｍまでの公差データを個別に設定することが出来る。これらの公差データは、このような測定部位の領域と公差値を指定して設定するほか、公差データの間隔を例えば、１ｍｍと指定した点列データとして設定することも出来る。また、この他、公差データは関数の形で設定しても良い。
【００１５】
このように公差データが領域公差や点列データなどの離散形で与えられた場合は、公差設定手段２１はこれらのデータを連続データに変換する。具体的には、各公差データ間を直線で接続して折れ線データの形にする場合と、各公差データを曲線で近似する場合があるが、いずれでも選択可能になっている。このようにして、上限公差データと下限公差データは、各々連続データ（公差曲線データ）として内部保存される。
公差判定手段２２は、測定データと上限公差データおよび下限公差データとの照合を行って公差判定を行う。この公差判定手順の詳細については後述する。
【００１６】
公差判定手段２２における公差判定結果は、判定結果出力手段２３において出力される。
この判定結果出力手段２３の出力形態には３通りがある。
第１の出力形態は、ＣＲＴ表示装置等への表示で、測定データと公差データの両者、及び公差判定結果が同時に表示される。
第２の出力形態は、プリンタやプロッタへの印字出力で、例えば試験成績書への添付データとして活用される。印字内容はＣＲＴ表示装置等への表示内容と同一である。
第３の出力形態は、ファイル出力で、測定データと公差データの両者、及び公差判定結果がメタファイルの形で格納される。このファイル出力は、公差判定結果の保存用や、通信回線を経由して外部機器へ出力する場合に使用する。
【００１７】
図２は、座標系Ａと座標系Ｂを一致させる操作を実行した場合における測定データＭｎと上限公差データＵおよび下限公差データＬの関係を示している。
ここで、測定データＭｎは離散的な点列データであり、上限公差データＵおよび下限公差データＬは関数で与えられ、連続して値をもつ連続データである。
図３は第１実施形態における公差判定手順を示すフローチャートである。
まず、ステップ１０（Ｓ１０）で処理を開始する。
ステップ２０（Ｓ２０）では、データ収集手段２０によって測定データＭｎを得て内部記憶する。
ステップ３０（Ｓ３０）では、公差設定手段２１によって上限公差データＵおよび下限公差データＬを設定する。この公差データの設定の詳細は前述した通りである。
【００１８】
ステップ４０（Ｓ４０）では、点列データである測定データＭｎを曲線で近似して近似測定データＭを得る。
ステップ５０（Ｓ５０）では、以下のループ処理のためにインデックス変数ｎを１に初期化する。
ステップ６０（Ｓ６０）では、測定データＭｎにおける法線Ｎｎを求める。具体的には、近似測定データＭ上の測定データＭｎ対応点における接線Ｔｎを求め、この接線Ｔｎに直交する法線Ｎｎを求める。図４において接線Ｔｎには矢印を付してあるが、これは測定データＭｎの進行方向（輪郭測定データの収集方向）を示す。
【００１９】
次にステップ７０（Ｓ７０）において、法線Ｎｎと上限公差データとの交点Ｕｎを求め、この交点Ｕｎが測定データＭｎの進行方向の左右のどちら側にあるかを判定し、その結果を保存する。図４に示す例では、左側となる。
ステップ８０（Ｓ８０）では、同様に法線Ｎｎと下限公差データとの交点Ｌｎを求め、この交点Ｌｎが測定データＭｎの進行方向の左右のどちら側にあるかを判定し、その結果を保存する。図４に示す例では、右側となる。
ステップ９０（Ｓ９０）において、インデックス変数ｎをインクリメント（増分１）し、ステップ１００（Ｓ１００）でインデックス変数ｎが全測定データ点数を超えたか否かを判定し、超えていない場合はステップ６０（Ｓ６０）へ戻る。全測定データ点数を超えた場合は、ステップ１１０（Ｓ１１０）を実行する。
【００２０】
ステップ１１０（Ｓ１１０）では、前述のステップ７０とステップ８０で保存した全ての左右判定結果を取り出し、上限公差データとの交点Ｕｎの左右方向がすべて同一で、且つ、下限公差データとの交点Ｌｎの左右方向がすべて同一の場合に、測定データＭｎは公差内と判定する。
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、ステップ１１０における判定結果を判定結果出力手段２３によって出力する。この出力の形態の詳細は前述した通りである。
【００２１】
図５は第２実施形態におけるフローチャートを示す。
この第２実施形態は、第１実施形態における図３のステップ８０とステップ９０の間に、ステップ２１０からステップ２３０を挿入して実施される。従って、ここでは、第２実施形態が第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
ステップ２１０において、設計データが未知あるいは不明な場合に、公差データを基にして仮定設計データを決定する。設計データが既知であれば、このステップ２１０の実行はスキップして良い。仮定設計データＤは具体的には次のように内接円法により求める。なお、設計データが未知又は不明で、公差データのみが与えられる場合の例としては、
▲１▼上限公差ゲージと下限公差ゲージを測定してこれを上限公差データと下限公差データにする場合、
▲２▼「はめあい」などにおいて、相手側が現物で与えられた場合、この相手側を測定して、その測定結果から公差データを生成する場合
などが考えられる。
【００２２】
図６に示すように、上限公差データＵと下限公差データＬに内接する円を次々と求め、それらの円の中心の集合を仮定設計データＤとする。仮定設計データＤは、上限公差データＵ、下限公差データＬを記述するのに使用した座標系Ｂによって記述することができるが、別の座標系によって記述してもよい。
求める円の中心データの数は、測定データＭｎの数と同数とし、測定データＭｎ（ｎ＝１，２，３…）に対して最も近い中心データＤｎ（ｎ＝１，２，３…）を算出する。
次にステップ２２０（Ｓ２２０）において、誤差と誤差方向線を求める。まず、離散データである仮定設計データＤｎに対して、図４と同様の方法によって近似仮定設計データＤを求め、仮定設計データＤｎの法線を求める。次にこの法線と近似測定データＭとの交点Ｍ'ｎを求める。ここで、仮定設計データＤｎから交点Ｍ'ｎまでの大きさが誤差となり、誤差の方向（誤差方向線）は仮定設計データＤｎから交点Ｍ'ｎ方向の法線となる。これらを保存した後、誤差方向線を延長して上限公差データＵ又は下限公差データＬとの交点（図７の例では交点Ｕ'ｎ）を求めて保存する。
【００２３】
ここで、上記の内接円法による仮定設計データＤの求め方を、図８乃至図１２に基づいて具体的に説明する。
（１）最初に、図８に示すように、上限公差データＵをスキャンして、スキャン
点Ｐｓを決定する。
（２）次に、図９に示すように、このスキャン点Ｐｓと、このＰｓから最も近い下限公差データＬ上の点Ｐｓ´とを結ぶ直線ＧＬ（以下、ガイドラインＧＬという）を決定するとともに、図１０に示すように、このガイドラインＧＬの中心点、すなわち、点Ｐｓと点Ｐｓ´との中点Ｃを決定する。
【００２４】
（３）続いて、内接円法に使用するデータの範囲Ｄａを決定する。この範囲Ｄａは、図１０に示すように、中点Ｃを中心として配置されており、また、中点Ｃの座標をＣ、点Ｐｓの座標をＰｓとした場合、 次の［数１］に示す値Ｌの２倍の幅を持っている。
【００２５】
【数１】
Ｌ＝|Ｃ−Ｐｓ|＋α（但しαは予め設定した値）
【００２６】
（４）次に、上限公差データＵ、下限公差データＬに接する内接円の半径、中心座標を決定する。まず、中点Ｃを内接円の中心位置の候補として仮に決定し、図１１に示すように、中点Ｃを中心として円を描く。そして、この結果に基づき、中心位置をガイドラインＧＬ上で移動させたり、半径の大きさを変更したりしながら、上限公差データＵ、下限公差データＬの両方に接する最大内接円の大きさ、半径を決定する。
（５）このようにして最大内接円が決定されたら、上限公差データＵの別の点をスキャンして、上記（１）乃至（４）を繰り返して、図１２に示すように最大内接円を複数個求める。
【００２７】
上記の説明では、上限公差データＵをスキャンしてスキャン点Ｐｓを決定した後下限公差データＬ上の最も近い点をガイドラインＧＬで結ぶようにしていたが、下限公差データＬをスキャンしてスキャン点を決定した後、上限公差データＵ上の最も近い点をガイドラインＧＬで結ぶようにしてもよい。
【００２８】
次にステップ２３０（Ｓ２３０）において、仮定設計データＤｎから交点Ｍ'ｎまでの大きさ（誤差）と、仮定設計データＤｎから交点Ｕ'ｎまでの大きさ（公差）との大小比較によって公差判定を行い、その結果を保存する。つまり仮定設計データＤｎから交点Ｕ'ｎまでの大きさ（公差）の方が大きければ公差内と判定される。
この第２実施形態においては、図３のステップ１２０においては、公差内か公差外かの公差判定結果の他に、誤差と誤差の方向が出力されるので、誤差の傾向を推定することが可能となる。
【００２９】
図１３は第３実施形態を示すフローチャートである。
この第３実施形態は、第１実施形態における公差判定の前に測定データＭを公差データに対してベストフィットさせる機能を備えている。
【００３０】
ここで、ステップ３００（Ｓ３００）からステップ３５０（Ｓ３５０）までは、第１実施形態の図３のステップ１０からステップ６０に対応して同一であるので説明を省略する。
ステップ３６０（Ｓ３６０）では、ステップ７０と同様に法線と上限公差データの交点を求めるが、その後は、この交点から測定点までの大きさと方向（符号）を求める保存する。
ステップ３７０（Ｓ３７０）では、ステップ８０と同様に法線と下限公差データの交点を求めるが、その後は、この交点から測定点までの大きさと方向（符号）を求めて保存する。
つまりステップ３６０（Ｓ３６０）とステップ３７０（Ｓ３７０）では、図１４に示すハッチング部分を求めていることになる。ステップ３８０（Ｓ３８０）はステップ９０と同一である。
【００３１】
ステップ３９０（Ｓ３９０）はインデックス変数ｎが全測定データ点数を超えたか否かを判定し、超えていない場合はステップ３５０（Ｓ３５０）へ戻る。全測定データ点数を超えた場合は、ステップ４００（Ｓ４００）を実行する。
【００３２】
ステップ４００（Ｓ４００）では、ステップ３６０とステップ３７０で求めた結果の積算処理を行う。具体的には、ステップ３６０で求めた交点から測定点までの大きさが正のデータをすべて取り出してそれらの絶対値を加算する。（つまり測定データが上限公差を超えているものについて、超えた量の絶対値を積算する。）次にステップ３７０で求めた交点から測定点までの大きさが負のデータをすべて取り出してそれらの絶対値を加算する。（つまり測定データが下限公差を下回っているものについて、超えた量の絶対値を積算する。）その後、これら２つの積算データを加算する。これによって、測定データが公差範囲を超えている程度を知ることができる。
【００３３】
次にステップ４１０において、上限公差データＵおよび下限公差データＬに対して、測定データＭｎを相対移動（回転または直線移動）によって姿勢調整を行ったのち、再度ステップ３３０からステップ４００に相当する処理を行って、公差超過総量を求め、前回の公差超過総量よりも小さくなっていることを確認する。この時、これらの処理を複数回行って公差超過総量が最小あるいは、ゼロになるまで繰り返しても良い。
ステップ４２０（Ｓ４２０）からステップ４９０（Ｓ４９０）までは、ステップ６０からステップ１３０と各々対応し、同一処理を行うので説明を省略する。
【００３４】
さらにこのベストフィットは、仮定設計データを求める第２実施形態に対して、仮定設計データと測定データ間の誤差の総量が小さくなるように姿勢調整を行って実施することができる。
具体的には、ステップ２２０で求めた誤差の全て（ｎ個）の自乗和を求めてこれを誤差総量とし、この誤差総量が小さくなるように、上限公差データＵ及び下限公差データＬに対して測定データＭｎを相対移動（回転または直線移動）によって姿勢調整を行い、再度、第２実施形態と同様の手順によって求めた誤差から誤差総量を求め、これが小さくなっていることを確認し、この誤差総量が最小となるまで繰り返す。
【００３５】
図１５は第４実施形態を示すフローチャートである。
この第４実施形態は、設計データが既知の場合に、測定データＭを設計データに対してベストフィットさせる機能を備えている。すなわち、測定データＭと設計データとの間の誤差が最小になるように、測定データＭを移動又は回転させてその位置Ｃを変更するようにしている。なお、図１５は、第１実施形態の図３のステップ１０からステップ４０に対応する部分、及び交差判定に関する部分については説明を省略し、ベストフィットに関する部分のみを図示している。
【００３６】
図１５に示すように、まず、ステップ５１０（Ｓ５１０）では、繰り返し回数ＮをＮ＝０に設定する。その後、ステップ５２０（Ｓ５２０）では、測定データＭの現在位置Ｃｃにおいて設計データ上の点ｐと測定データまでの距離及び方向に関する関数値ｆを求め、この関数値ｆを全ての設計点ｐに関して求め、その関数値の総和Ｓ１を計算する。この関数値ｆは、現在位置Ｃｃにおいて点Ｐから測定データまでの距離をｄとした場合において、その点Ｐから測定データに向う方向が所定の方向と一致しているときには、ｆ＝ｄ×ｄとし、その点Ｐから測定データに向う方向が所定の方向と一致しない場合にはｆ＝０とされる。そして、Ｓ１は、Ｓ１＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ）の式により演算される。
次に、ステップ５３０（Ｓ５３０）において、このＳ１の絶対値｜Ｓ1｜が所定の値ε１よりも小さいか否かが判定される。小さいと判定された場合（Ｙ）には、ベストフィットが完了しているので、ベストフィット演算を終了する。ε１以上であると判定された場合には（Ｎ）、ステップ５４０（Ｓ５４０）に移行する。
【００３７】
ステップ５４０（Ｓ５４０）では、測定データＭをＸ軸方向にΔＸだけ移動させ、その移動位置における関数値ｆの総和Ｓ２Ｘを求める。また、測定データＭをＹ軸方向にΔＹだけ移動させ、その移動位置における関数値ｆの総和Ｓ２Ｙを求める。また、測定データＭを原点を中心として角度Δθだけ回転させ、その回転位置における関数値ｆの総和Ｓ２θを求める。すなわち、Ｓ２Ｘ、Ｓ２Ｙ、Ｓ２θは、次の［数２］により表される。
【００３８】
【数２】
Ｓ２Ｘ＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ＋ΔＸ）
Ｓ２Ｙ＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ＋ΔＹ）
Ｓ２θ＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ＋Δθ）
【００３９】
次に、ステップ５５０（Ｓ５５０）では、この移動量ΔＸ、ΔＹ、Δθによる次の〔数３〕で表されるＡＸ、ＡＹ，Ａθを求める。
【００４０】
【数３】
ＡＸ＝Ｓ１・ΔＸ／（Ｓ１−Ｓ２Ｘ）
ＡＹ＝Ｓ１・ΔＹ／（Ｓ１−Ｓ２Ｙ）
Ａθ＝Ｓ１・Δθ／（Ｓ１−Ｓ２θ）
【００４１】
次に、ステップ５６０〔S５６０〕では、繰り返し回数Nに１を加える〔N＝N＋１とする）。続くステップ５７０では、ＡＸ，ＡＹ，Ａθの絶対値｜ＡＸ｜，｜ＡＹ｜，｜Ａθ｜が、それぞれ所定値ε２よりも小さいか否か、又は繰り返し回数Ｎが最大値Ｎmax以上となったか否かを判定する。ε２よりも小さいと判定された場合あるいはＮmax以上の場合（Ｙ）にはベストフィット作業を終了する。その他の場合（Ｎ）には、ステップ５８０（Ｓ５８０）に移行する。
【００４２】
ステップ５８０（Ｓ５８０）では、測定データＭの現在位置Ｃｃを次に示す演算式に基づいて更新し、ステップ５２０からステップ５７０を再度実行し、誤差が所定値以下となるまでこれを繰り返す。
Ｃｃ＝Ｃｃ＋（ＡＸ・ΔＸ、ＡＹ・ΔＹ、Ａθ・Δθ）
【００４３】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施形態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、公差データは連続データとして処理を行ったが、この公差データが点列データである測定データに対して１対１で対応するように与えられている場合は、各測定点ごとに公差データとの比較を行えばよい。これにより、公差データや測定データの連続化（曲線化）は不要となり、処理は大幅に簡単化される。
【００４４】
また、第２実施形態において、仮定設計データを求めるために内接円を用いたが、各測定点における法線と上限公差データおよび下限公差データとの交点を求めた後、両交点間の中点位置を仮定設計点とし、これらの仮定設計点の集合を仮定設計データとしても良い。また、例えば、上記第３、第４の実施の形態では、それぞれ、測定データＭと公差データＵ，Ｌとの間のベストフィット、設計データと測定データとの間のベストフィットを実行するようにしていたが、仮定設計データと測定データとの間のベストフィットを実行させるようにしてもよい。手法としては、図１５に記載のフローチャートと略同様のものが採用できる。
【００４５】
さらに、上記実施例では、輪郭測定機に限って説明したが、真円度測定機や三次元座標測定機によって収集したデータに対して本発明による公差判定を実施可能である。また、表面粗さ計によって収集したデータに対して微小輪郭の公差判定を行う場合においても本発明を実施可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば被測定物の測定部位ごとに固有の公差値が規定されている場合、あるいは設計データが未知または不明の場合であっても公差判定が可能となる。さらにこのような場合に、公差データに対して測定データの姿勢を調整して、いわゆるベストフィット処理を行うことにより、更に適切な公差判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施した測定装置とデータ処理装置各部のブロック構成を示す図である。
【図２】 本発明に関連するデータの関連を示す図である。
【図３】 第１実施形態における公差判定手順を示すフローチャートである。
【図４】 第１実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図５】 第２実施形態におけるフローチャートを示す。
【図６】 第２実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図７】 第２実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図８】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図９】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１０】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１１】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１２】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１３】 第３実施形態を示すフローチャートである。
【図１４】 第３実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図１５】 第４実施形態におけるベストフィット演算の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 測定装置
２ データ処理装置
１０ 検出器
２０ データ収集手段
２１ 公差設定手段
２２ 公差判定手段
２３ 判定結果出力手段
Ｕ 上限公差データ
Ｌ 下限公差データ
Ｍｎ 測定データ
Ｄ 仮定設計データ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の測定データと公差データとを比較する公差判定方法、及びデータ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複雑な形状の被測定物は、通常ＣＡＤシステムにより設計され、数値制御された加工機で加工されることが多い。この様にして加工された被測定物の輪郭形状は、輪郭測定機や三次元測定機を用いて測定される。この測定データで示される輪郭形状は、別途定められた上限公差データおよび下限公差データと比較され、これらの公差を超えた場合には該当個所の再加工を行うか、あるいはその被測定物は不良品として廃棄される。上限公差データおよび下限公差データはＣＡＤシステム等により設計された設計データを基にして上限側と下限側の公差が決定される。より具体的には、これらの上限公差データは「設計データ＋α」の形で、また、下限公差データは「設計データ−β」の形で与えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複雑な形状の被加工物の各部の機能としては、例えばある部位は摺動面であり、ある部位は単に剛性を強化するための補強部位であったりする。
このような場合、摺動面形状における公差と、補強部位形状における公差を同一にするのは得策ではないので、それぞれの部位を個別に測定して、その上で個別の公差判定を行わなければならなかった。
また、設計データを基準にして測定データとの誤差を求め、この誤差が公差を超えているか否かで公差超過を判定していたため、設計データが未知又は不明の場合には公差判定を行うことが出来なかった。
【０００４】
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、１回の測定においても、被測定物の測定部位毎に固有の公差データを設定可能とすることを目的とする。
また、本発明は設計データが未知又は不明の場合であっても、公差データの設定を可能とし、測定データの公差判定を可能とすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の公差判定方法は、前記目的を達成するために、被測定物を測定して測定データを得る測定ステップと、前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で前記被測定物の測定部位毎に固有の上限公差データと前記被測定物の測定部位毎に固有の下限公差データを設定する公差設定ステップと、前記測定データと前記上限公差データおよび前記下限公差データとをそれぞれ比較して公差判定を行う公差判定ステップと、前記公差判定ステップにおいて、判定された結果を出力する判定結果出力ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、被測定物中の全測定範囲中の測定部位ごとに固有の上限公差データと下限公差データとを設定できる。例えば軸受けによって支持される回転軸の表面性状（形状、粗さ、うねりなど）の測定において、回転軸方向の公差設定として、軸受けに接する部位の形状公差を厳しく、その他の部位の形状公差を緩く設定することができる。従って、回転軸の軸受け部位、あるいはその他の部位毎に個別に測定を行うことに代えて、回転軸全域に亘って測定を一括して行うことができ、さらに、上限公差と下限公差について各部位毎に最適の公差を設定できる。これによって測定能率が向上する。さらに、被測定物の測定範囲の各測定部位毎に寸法公差、形状公差、粗さ公差、うねり公差などを混在させて設定できるので、被測定物の測定範囲について、ある測定部位は形状についての上限公差と下限公差を設定し、その他の測定部位は粗さの上限公差と下限公差を設定することも可能である。さらに、被測定物の測定範囲について、ある測定部位において形状の上限公差と下限公差の他に、同一部位について粗さの上限公差と下限公差を併せて設定することも可能である。さらに、上限公差のみ或いは下限公差のみを設定しても良い。この場合は、例えば上限公差としてプラス∞を設定、あるいは下限公差としてマイナス∞を設定しても良い。これによって測定部位ごと或いは測定目的ごとに行う測定を一括して総合的に測定できるので、測定能率が飛躍的に向上する。
【０００７】
また、前記公差設定ステップにおいて、設定される上限公差データと下限公差データは、前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で設定される。
したがって、ＣＡＤデータなどの設計データが未知或いは不明な被測定物であっても上限公差データと下限公差データが設定できる。例えば、被測定物に対して上限公差ゲージや下限公差ゲージがあれば、これらのゲージを測定して、そのデータを公差データとして用いることができる。あるいは「はめあい」などにおいて、はめあいの相手側が現物で与えられている場合には、この相手側を測定して、その測定データから公差データを生成することができる。このような場合は、設計データに基づく公差データ設定よりも適切な公差データを生成することができる。
【０００８】
更に、前記公差判定ステップは、前記上限公差データおよび前記下限公差データを基に仮定設計データを決定する仮定設計データ決定ステップと、前記測定データと前記仮定設計データとを照合して、誤差と誤差方向線を求める照合ステップと、前記誤差方向線またはその延長線と前記上限公差データまたは前記下限公差データとの交点を求め、前記仮定設計データから前記交点までの大きさと、前記誤差とを比較する公差比較ステップとを含むことを特徴とする。ここにおいて、前記仮定設計データ決定ステップは、前記上限公差データ及び前記下限公差データに内接する内接円を求めるステップと、その内接円の中心の集合を仮定設計データとして取得するステップとからなるのが好適である。
【０００９】
公差判定ステップをこのように構成すれば、上限公差データと下限公差データから仮定設計データを決定し、この仮定設計データと測定データとを照合して仮定の誤差を求めることができるので、誤差の傾向を推定することができる。このように誤差の傾向が推定できれば、加工工程における切削工具の磨耗状況などの工程状態の推移が把握できるので、工具の過大磨耗などの工程異常の発生を事前に防止することができる。
さらに、仮定設計データを、上限公差データと下限公差データに対する内接円あるいは最大内接円の集合から求めれば、ほぼ両方の公差データの中央付近を仮定設計データとして用いることができるので、上限公差と下限公差の振り分けがほぼ等しい場合には、仮定設計データの仮定精度が向上する。
【００１０】
また、前記公差判定ステップはさらに、前記測定データが前記上限公差データおよび前記下限公差データを超えた量を積算して公差超過総量を求める公差超過総量算出ステップと、前記上限公差データおよび前記下限公差データに対して前記測定データを相対的に移動させて、前記公差超過総量を小さくする姿勢調整ステップとを含むことを特徴とする。
公差判定ステップをこのように構成すれば、上限公差データ及び下限公差データを超過した量の積算結果が小さくなるように、両公差データに対して測定データを相対的にベストフィットすることができる。従って、計算が簡易となって、使用記憶領域の減少化や計算処理時間の高速化などの利点を有する。
【００１１】
さらに、前記公差判定ステップはさらに、前記誤差を積算して誤差総量を求める誤差総量算出ステップと、前記上限公差データおよび前記下限公差データに対して前記測定データを相対的に移動させて、前記誤差総量を小さくする姿勢調整ステップとを含むようにしても良い。
さらに、前記公差判定ステップはさらに、前記測定データと前記被測定物の設計データとを照合して対設計データ誤差を求める対設計データ誤差算出ステップと、前記対設計データ誤差を積算して対設計データ誤差総量を求める対設計データ誤差総量算出ステップと、前記設計データに対して前記測定データを相対的に移動させて、対設計データ誤差総量を小さくする対設計データ姿勢調整ステップを含むことを特徴とする。ここで対設計データ誤差とは、被測定物の設計データを基準とした測定データの誤差のことをいう。
公差判定ステップをこのように構成すれば、設計データに対して測定データの相対的なベストフィットを厳密に行えるので、公差判定精度がさらに向上する。
また、本発明のデータ処理装置は、前記目的を達成するために、被測定物を測定して測定データを得るデータ収集手段と、前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で前記被測定物の測定部位毎に固有の上限公差データと前記被測定物の測定部位毎に固有の下限公差データを設定する公差設定手段と、前記測定データと前記上限公差データおよび前記下限公差データとをそれぞれ比較して公差判定を行う公差判定手段と、前記公差判定手段において、判定された結果を出力する判定結果出力手段と、を備え、上記ステップを実行することを特徴とする。
【００１２】
【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１は本発明を実施した測定装置１とデータ処理装置２各部のブロック構成を示す。
図１において、測定装置１は公知の輪郭測定機を示す。検出器１０は被測定物表面に接触して測定を行う触針を備えており、図示しない駆動装置と駆動機構によって被測定物表面方向にトレースされる。その結果、検出器１０は、被測定物の表面各部位の変位をディジタルデータの形で逐一出力する。
【００１３】
データ処理装置２のデータ収集手段２０は、検出器１０から逐一出力された触針変位データを順次収集して、座標系Ａにより記述される測定データとして内部記憶する。公差設定手段２１は、座標系Ｂ（前述の座標系Ａとは必ずしも一致しない）により記述される上限公差データと下限公差データを個別に入力して内部記憶する。これらの公差データの入力は、公知のキーボードからの手入力や、フロッピー（登録商標）ディスクのような外部補助記憶装置から入力したり、あるいは他のコンピュータから通信手段を経由して入力する。
【００１４】
これらの上限公差データと下限公差データは、それぞれ被測定物の測定部位毎に固有の値を設定することが出来る。例えば、測定開始点から２０ｍｍまでの測定部位の公差データと２０ｍｍを超えて３５ｍｍまでの公差データと３５ｍｍを超えて５０ｍｍまでの公差データを個別に設定することが出来る。これらの公差データは、このような測定部位の領域と公差値を指定して設定するほか、公差データの間隔を例えば、１ｍｍと指定した点列データとして設定することも出来る。また、この他、公差データは関数の形で設定しても良い。
【００１５】
このように公差データが領域公差や点列データなどの離散形で与えられた場合は、公差設定手段２１はこれらのデータを連続データに変換する。具体的には、各公差データ間を直線で接続して折れ線データの形にする場合と、各公差データを曲線で近似する場合があるが、いずれでも選択可能になっている。このようにして、上限公差データと下限公差データは、各々連続データ（公差曲線データ）として内部保存される。
公差判定手段２２は、測定データと上限公差データおよび下限公差データとの照合を行って公差判定を行う。この公差判定手順の詳細については後述する。
【００１６】
公差判定手段２２における公差判定結果は、判定結果出力手段２３において出力される。
この判定結果出力手段２３の出力形態には３通りがある。
第１の出力形態は、ＣＲＴ表示装置等への表示で、測定データと公差データの両者、及び公差判定結果が同時に表示される。
第２の出力形態は、プリンタやプロッタへの印字出力で、例えば試験成績書への添付データとして活用される。印字内容はＣＲＴ表示装置等への表示内容と同一である。
第３の出力形態は、ファイル出力で、測定データと公差データの両者、及び公差判定結果がメタファイルの形で格納される。このファイル出力は、公差判定結果の保存用や、通信回線を経由して外部機器へ出力する場合に使用する。
【００１７】
図２は、座標系Ａと座標系Ｂを一致させる操作を実行した場合における測定データＭｎと上限公差データＵおよび下限公差データＬの関係を示している。
ここで、測定データＭｎは離散的な点列データであり、上限公差データＵおよび下限公差データＬは関数で与えられ、連続して値をもつ連続データである。
図３は第１実施形態における公差判定手順を示すフローチャートである。
まず、ステップ１０（Ｓ１０）で処理を開始する。
ステップ２０（Ｓ２０）では、データ収集手段２０によって測定データＭｎを得て内部記憶する。
ステップ３０（Ｓ３０）では、公差設定手段２１によって上限公差データＵおよび下限公差データＬを設定する。この公差データの設定の詳細は前述した通りである。
【００１８】
ステップ４０（Ｓ４０）では、点列データである測定データＭｎを曲線で近似して近似測定データＭを得る。
ステップ５０（Ｓ５０）では、以下のループ処理のためにインデックス変数ｎを１に初期化する。
ステップ６０（Ｓ６０）では、測定データＭｎにおける法線Ｎｎを求める。具体的には、近似測定データＭ上の測定データＭｎ対応点における接線Ｔｎを求め、この接線Ｔｎに直交する法線Ｎｎを求める。図４において接線Ｔｎには矢印を付してあるが、これは測定データＭｎの進行方向（輪郭測定データの収集方向）を示す。
【００１９】
次にステップ７０（Ｓ７０）において、法線Ｎｎと上限公差データとの交点Ｕｎを求め、この交点Ｕｎが測定データＭｎの進行方向の左右のどちら側にあるかを判定し、その結果を保存する。図４に示す例では、左側となる。
ステップ８０（Ｓ８０）では、同様に法線Ｎｎと下限公差データとの交点Ｌｎを求め、この交点Ｌｎが測定データＭｎの進行方向の左右のどちら側にあるかを判定し、その結果を保存する。図４に示す例では、右側となる。
ステップ９０（Ｓ９０）において、インデックス変数ｎをインクリメント（増分１）し、ステップ１００（Ｓ１００）でインデックス変数ｎが全測定データ点数を超えたか否かを判定し、超えていない場合はステップ６０（Ｓ６０）へ戻る。全測定データ点数を超えた場合は、ステップ１１０（Ｓ１１０）を実行する。
【００２０】
ステップ１１０（Ｓ１１０）では、前述のステップ７０とステップ８０で保存した全ての左右判定結果を取り出し、上限公差データとの交点Ｕｎの左右方向がすべて同一で、且つ、下限公差データとの交点Ｌｎの左右方向がすべて同一の場合に、測定データＭｎは公差内と判定する。
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、ステップ１１０における判定結果を判定結果出力手段２３によって出力する。この出力の形態の詳細は前述した通りである。
【００２１】
図５は第２実施形態におけるフローチャートを示す。
この第２実施形態は、第１実施形態における図３のステップ８０とステップ９０の間に、ステップ２１０からステップ２３０を挿入して実施される。従って、ここでは、第２実施形態が第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
ステップ２１０において、設計データが未知あるいは不明な場合に、公差データを基にして仮定設計データを決定する。設計データが既知であれば、このステップ２１０の実行はスキップして良い。仮定設計データＤは具体的には次のように内接円法により求める。なお、設計データが未知又は不明で、公差データのみが与えられる場合の例としては、
▲１▼上限公差ゲージと下限公差ゲージを測定してこれを上限公差データと下限公差データにする場合、
▲２▼「はめあい」などにおいて、相手側が現物で与えられた場合、この相手側を測定して、その測定結果から公差データを生成する場合
などが考えられる。
【００２２】
図６に示すように、上限公差データＵと下限公差データＬに内接する円を次々と求め、それらの円の中心の集合を仮定設計データＤとする。仮定設計データＤは、上限公差データＵ、下限公差データＬを記述するのに使用した座標系Ｂによって記述することができるが、別の座標系によって記述してもよい。
求める円の中心データの数は、測定データＭｎの数と同数とし、測定データＭｎ（ｎ＝１，２，３…）に対して最も近い中心データＤｎ（ｎ＝１，２，３…）を算出する。
次にステップ２２０（Ｓ２２０）において、誤差と誤差方向線を求める。まず、離散データである仮定設計データＤｎに対して、図４と同様の方法によって近似仮定設計データＤを求め、仮定設計データＤｎの法線を求める。次にこの法線と近似測定データＭとの交点Ｍ'ｎを求める。ここで、仮定設計データＤｎから交点Ｍ'ｎまでの大きさが誤差となり、誤差の方向（誤差方向線）は仮定設計データＤｎから交点Ｍ'ｎ方向の法線となる。これらを保存した後、誤差方向線を延長して上限公差データＵ又は下限公差データＬとの交点（図７の例では交点Ｕ'ｎ）を求めて保存する。
【００２３】
ここで、上記の内接円法による仮定設計データＤの求め方を、図８乃至図１２に基づいて具体的に説明する。
（１）最初に、図８に示すように、上限公差データＵをスキャンして、スキャン
点Ｐｓを決定する。
（２）次に、図９に示すように、このスキャン点Ｐｓと、このＰｓから最も近い下限公差データＬ上の点Ｐｓ´とを結ぶ直線ＧＬ（以下、ガイドラインＧＬという）を決定するとともに、図１０に示すように、このガイドラインＧＬの中心点、すなわち、点Ｐｓと点Ｐｓ´との中点Ｃを決定する。
【００２４】
（３）続いて、内接円法に使用するデータの範囲Ｄａを決定する。この範囲Ｄａは、図１０に示すように、中点Ｃを中心として配置されており、また、中点Ｃの座標をＣ、点Ｐｓの座標をＰｓとした場合、 次の［数１］に示す値Ｌの２倍の幅を持っている。
【００２５】
【数１】
Ｌ＝|Ｃ−Ｐｓ|＋α（但しαは予め設定した値）
【００２６】
（４）次に、上限公差データＵ、下限公差データＬに接する内接円の半径、中心座標を決定する。まず、中点Ｃを内接円の中心位置の候補として仮に決定し、図１１に示すように、中点Ｃを中心として円を描く。そして、この結果に基づき、中心位置をガイドラインＧＬ上で移動させたり、半径の大きさを変更したりしながら、上限公差データＵ、下限公差データＬの両方に接する最大内接円の大きさ、半径を決定する。
（５）このようにして最大内接円が決定されたら、上限公差データＵの別の点をスキャンして、上記（１）乃至（４）を繰り返して、図１２に示すように最大内接円を複数個求める。
【００２７】
上記の説明では、上限公差データＵをスキャンしてスキャン点Ｐｓを決定した後下限公差データＬ上の最も近い点をガイドラインＧＬで結ぶようにしていたが、下限公差データＬをスキャンしてスキャン点を決定した後、上限公差データＵ上の最も近い点をガイドラインＧＬで結ぶようにしてもよい。
【００２８】
次にステップ２３０（Ｓ２３０）において、仮定設計データＤｎから交点Ｍ'ｎまでの大きさ（誤差）と、仮定設計データＤｎから交点Ｕ'ｎまでの大きさ（公差）との大小比較によって公差判定を行い、その結果を保存する。つまり仮定設計データＤｎから交点Ｕ'ｎまでの大きさ（公差）の方が大きければ公差内と判定される。
この第２実施形態においては、図３のステップ１２０においては、公差内か公差外かの公差判定結果の他に、誤差と誤差の方向が出力されるので、誤差の傾向を推定することが可能となる。
【００２９】
図１３は第３実施形態を示すフローチャートである。
この第３実施形態は、第１実施形態における公差判定の前に測定データＭを公差データに対してベストフィットさせる機能を備えている。
【００３０】
ここで、ステップ３００（Ｓ３００）からステップ３５０（Ｓ３５０）までは、第１実施形態の図３のステップ１０からステップ６０に対応して同一であるので説明を省略する。
ステップ３６０（Ｓ３６０）では、ステップ７０と同様に法線と上限公差データの交点を求めるが、その後は、この交点から測定点までの大きさと方向（符号）を求める保存する。
ステップ３７０（Ｓ３７０）では、ステップ８０と同様に法線と下限公差データの交点を求めるが、その後は、この交点から測定点までの大きさと方向（符号）を求めて保存する。
つまりステップ３６０（Ｓ３６０）とステップ３７０（Ｓ３７０）では、図１４に示すハッチング部分を求めていることになる。ステップ３８０（Ｓ３８０）はステップ９０と同一である。
【００３１】
ステップ３９０（Ｓ３９０）はインデックス変数ｎが全測定データ点数を超えたか否かを判定し、超えていない場合はステップ３５０（Ｓ３５０）へ戻る。全測定データ点数を超えた場合は、ステップ４００（Ｓ４００）を実行する。
【００３２】
ステップ４００（Ｓ４００）では、ステップ３６０とステップ３７０で求めた結果の積算処理を行う。具体的には、ステップ３６０で求めた交点から測定点までの大きさが正のデータをすべて取り出してそれらの絶対値を加算する。（つまり測定データが上限公差を超えているものについて、超えた量の絶対値を積算する。）次にステップ３７０で求めた交点から測定点までの大きさが負のデータをすべて取り出してそれらの絶対値を加算する。（つまり測定データが下限公差を下回っているものについて、超えた量の絶対値を積算する。）その後、これら２つの積算データを加算する。これによって、測定データが公差範囲を超えている程度を知ることができる。
【００３３】
次にステップ４１０において、上限公差データＵおよび下限公差データＬに対して、測定データＭｎを相対移動（回転または直線移動）によって姿勢調整を行ったのち、再度ステップ３３０からステップ４００に相当する処理を行って、公差超過総量を求め、前回の公差超過総量よりも小さくなっていることを確認する。この時、これらの処理を複数回行って公差超過総量が最小あるいは、ゼロになるまで繰り返しても良い。
ステップ４２０（Ｓ４２０）からステップ４９０（Ｓ４９０）までは、ステップ６０からステップ１３０と各々対応し、同一処理を行うので説明を省略する。
【００３４】
さらにこのベストフィットは、仮定設計データを求める第２実施形態に対して、仮定設計データと測定データ間の誤差の総量が小さくなるように姿勢調整を行って実施することができる。
具体的には、ステップ２２０で求めた誤差の全て（ｎ個）の自乗和を求めてこれを誤差総量とし、この誤差総量が小さくなるように、上限公差データＵ及び下限公差データＬに対して測定データＭｎを相対移動（回転または直線移動）によって姿勢調整を行い、再度、第２実施形態と同様の手順によって求めた誤差から誤差総量を求め、これが小さくなっていることを確認し、この誤差総量が最小となるまで繰り返す。
【００３５】
図１５は第４実施形態を示すフローチャートである。
この第４実施形態は、設計データが既知の場合に、測定データＭを設計データに対してベストフィットさせる機能を備えている。すなわち、測定データＭと設計データとの間の誤差が最小になるように、測定データＭを移動又は回転させてその位置Ｃを変更するようにしている。なお、図１５は、第１実施形態の図３のステップ１０からステップ４０に対応する部分、及び交差判定に関する部分については説明を省略し、ベストフィットに関する部分のみを図示している。
【００３６】
図１５に示すように、まず、ステップ５１０（Ｓ５１０）では、繰り返し回数ＮをＮ＝０に設定する。その後、ステップ５２０（Ｓ５２０）では、測定データＭの現在位置Ｃｃにおいて設計データ上の点ｐと測定データまでの距離及び方向に関する関数値ｆを求め、この関数値ｆを全ての設計点ｐに関して求め、その関数値の総和Ｓ１を計算する。この関数値ｆは、現在位置Ｃｃにおいて点Ｐから測定データまでの距離をｄとした場合において、その点Ｐから測定データに向う方向が所定の方向と一致しているときには、ｆ＝ｄ×ｄとし、その点Ｐから測定データに向う方向が所定の方向と一致しない場合にはｆ＝０とされる。そして、Ｓ１は、Ｓ１＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ）の式により演算される。
次に、ステップ５３０（Ｓ５３０）において、このＳ１の絶対値｜Ｓ1｜が所定の値ε１よりも小さいか否かが判定される。小さいと判定された場合（Ｙ）には、ベストフィットが完了しているので、ベストフィット演算を終了する。ε１以上であると判定された場合には（Ｎ）、ステップ５４０（Ｓ５４０）に移行する。
【００３７】
ステップ５４０（Ｓ５４０）では、測定データＭをＸ軸方向にΔＸだけ移動させ、その移動位置における関数値ｆの総和Ｓ２Ｘを求める。また、測定データＭをＹ軸方向にΔＹだけ移動させ、その移動位置における関数値ｆの総和Ｓ２Ｙを求める。また、測定データＭを原点を中心として角度Δθだけ回転させ、その回転位置における関数値ｆの総和Ｓ２θを求める。すなわち、Ｓ２Ｘ、Ｓ２Ｙ、Ｓ２θは、次の［数２］により表される。
【００３８】
【数２】
Ｓ２Ｘ＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ＋ΔＸ）
Ｓ２Ｙ＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ＋ΔＹ）
Ｓ２θ＝Σｆ（ｐ、Ｃｃ＋Δθ）
【００３９】
次に、ステップ５５０（Ｓ５５０）では、この移動量ΔＸ、ΔＹ、Δθによる次の〔数３〕で表されるＡＸ、ＡＹ，Ａθを求める。
【００４０】
【数３】
ＡＸ＝Ｓ１・ΔＸ／（Ｓ１−Ｓ２Ｘ）
ＡＹ＝Ｓ１・ΔＹ／（Ｓ１−Ｓ２Ｙ）
Ａθ＝Ｓ１・Δθ／（Ｓ１−Ｓ２θ）
【００４１】
次に、ステップ５６０〔S５６０〕では、繰り返し回数Nに１を加える〔N＝N＋１とする）。続くステップ５７０では、ＡＸ，ＡＹ，Ａθの絶対値｜ＡＸ｜，｜ＡＹ｜，｜Ａθ｜が、それぞれ所定値ε２よりも小さいか否か、又は繰り返し回数Ｎが最大値Ｎmax以上となったか否かを判定する。ε２よりも小さいと判定された場合あるいはＮmax以上の場合（Ｙ）にはベストフィット作業を終了する。その他の場合（Ｎ）には、ステップ５８０（Ｓ５８０）に移行する。
【００４２】
ステップ５８０（Ｓ５８０）では、測定データＭの現在位置Ｃｃを次に示す演算式に基づいて更新し、ステップ５２０からステップ５７０を再度実行し、誤差が所定値以下となるまでこれを繰り返す。
Ｃｃ＝Ｃｃ＋（ＡＸ・ΔＸ、ＡＹ・ΔＹ、Ａθ・Δθ）
【００４３】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施形態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、公差データは連続データとして処理を行ったが、この公差データが点列データである測定データに対して１対１で対応するように与えられている場合は、各測定点ごとに公差データとの比較を行えばよい。これにより、公差データや測定データの連続化（曲線化）は不要となり、処理は大幅に簡単化される。
【００４４】
また、第２実施形態において、仮定設計データを求めるために内接円を用いたが、各測定点における法線と上限公差データおよび下限公差データとの交点を求めた後、両交点間の中点位置を仮定設計点とし、これらの仮定設計点の集合を仮定設計データとしても良い。また、例えば、上記第３、第４の実施の形態では、それぞれ、測定データＭと公差データＵ，Ｌとの間のベストフィット、設計データと測定データとの間のベストフィットを実行するようにしていたが、仮定設計データと測定データとの間のベストフィットを実行させるようにしてもよい。手法としては、図１５に記載のフローチャートと略同様のものが採用できる。
【００４５】
さらに、上記実施例では、輪郭測定機に限って説明したが、真円度測定機や三次元座標測定機によって収集したデータに対して本発明による公差判定を実施可能である。また、表面粗さ計によって収集したデータに対して微小輪郭の公差判定を行う場合においても本発明を実施可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば被測定物の測定部位ごとに固有の公差値が規定されている場合、あるいは設計データが未知または不明の場合であっても公差判定が可能となる。さらにこのような場合に、公差データに対して測定データの姿勢を調整して、いわゆるベストフィット処理を行うことにより、更に適切な公差判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施した測定装置とデータ処理装置各部のブロック構成を示す図である。
【図２】 本発明に関連するデータの関連を示す図である。
【図３】 第１実施形態における公差判定手順を示すフローチャートである。
【図４】 第１実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図５】 第２実施形態におけるフローチャートを示す。
【図６】 第２実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図７】 第２実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図８】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図９】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１０】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１１】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１２】 第２実施形態における内接円法の手順を示す図である。
【図１３】 第３実施形態を示すフローチャートである。
【図１４】 第３実施形態におけるデータ関係の説明を補足する図である。
【図１５】 第４実施形態におけるベストフィット演算の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 測定装置
２ データ処理装置
１０ 検出器
２０ データ収集手段
２１ 公差設定手段
２２ 公差判定手段
２３ 判定結果出力手段
Ｕ 上限公差データ
Ｌ 下限公差データ
Ｍｎ 測定データ
Ｄ 仮定設計データ
Claims (7)
- 被測定物を測定して測定データを得る測定ステップと、
前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で前記被測定物の測定部位毎に固有の上限公差データと前記被測定物の測定部位毎に固有の下限公差データを設定する公差設定ステップと、
前記測定データと前記上限公差データおよび前記下限公差データとをそれぞれ比較して公差判定を行う公差判定ステップと、
前記公差判定ステップにおいて、判定された結果を出力する判定結果出力ステップと、を備えたことを特徴とする公差判定方法。 - 前記公差判定ステップは、
前記上限公差データおよび前記下限公差データを基に仮定設計データを決定する仮定設計データ決定ステップと、
前記測定データと前記仮定設計データとを照合して、誤差と誤差方向線を求める照合ステップと、
前記誤差方向線またはその延長線と前記上限公差データまたは前記下限公差データとの交点を求め、前記仮定設計データから前記交点までの大きさと、前記誤差とを比較する公差比較ステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の公差判定方法。 - 前記仮定設計データ決定ステップは、
前記上限公差データ及び前記下限公差データに内接する内接円を求めるステップと、
その内接円の中心の集合を仮定設計データとして取得するステップとを含むことを特徴とする請求項２に記載の公差判定方法。 - 前記公差判定ステップはさらに、
前記測定データが前記上限公差データおよび前記下限公差データを超えた量を積算して公差超過総量を求める公差超過総量算出ステップと、
前記上限公差データおよび前記下限公差データに対して前記測定データを相対的に移動させて、前記公差超過総量を小さくする姿勢調整ステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の公差判定方法。 - 前記公差判定ステップはさらに、
前記誤差を積算して誤差総量を求める誤差総量算出ステップと、
前記上限公差データおよび前記下限公差データに対して前記測定データを相対的に移動させて、前記誤差総量を小さくする姿勢調整ステップとを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の公差判定方法。 - 前記公差判定ステップはさらに、
前記測定データと前記被測定物の設計データとを照合して対設計データ誤差を求める対設計データ誤差算出ステップと、
前記対設計データ誤差を積算して対設計データ誤差総量を求める対設計データ誤差総量算出ステップと、
前記設計データに対して前記測定データを相対的に移動させて、対設計データ誤差総量を小さくする対設計データ姿勢調整ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の公差判定方法。 - 被測定物を測定して測定データを得るデータ収集手段と、
前記被測定物の設計データが未知又は不明の状況で前記被測定物の測定部位毎に固有の上限公差データと前記被測定物の測定部位毎に固有の下限公差データを設定する公差設定 手段と、
前記測定データと前記上限公差データおよび前記下限公差データとをそれぞれ比較して公差判定を行う公差判定手段と、
前記公差判定手段において、判定された結果を出力する判定結果出力手段と、
を備え、
請求項１乃至６に記載のステップを実行することを特徴とするデータ処理装置。
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