JPH0312511A - 形状計測手順の教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、対象物の想定形状を三次元的に詳細に表す
数値モデルを用いて、形状計測装置に前記対象物の形状
の計測手順を教示する場合に用いて好適な教示方法に関
するものである。

（従来の技術） 形状計測装置に計測する対象物の形状の計測手順を教示
する場合に、その対象物がコンピュータ支援設計（ＣＡ
Ｄ）により設計したものである場合は、そのＣＡＤによ
る設計過程で得られた、対象物の想定形状である設計形
状を三次元的に詳細に表す数値モデルを用いて教示する
と、教示に要する手間を省くことができるとともに、計
測結果と設計形状とを容易に対比し得て、実際の対象物
の形状誤差の把握が容易になるという利点があり、かか
る数値モデルを用いた教示方法としては従来、例えば、
社団法人自動車技術会発行の「自動車技術」ＶｏＬ、　
３９．　Ｎαｉｌ、　１９８５．中第１２９８頁乃至第
１３０７頁に記載のものがある。

この方法は、対象物としての、車体パネル成形用金型の
計測のためのものであり、ここでは、ＣＡＤによる車体
パネルの設計データ（Ｃ＾０データ）からさらにＣＡＤ
によりパネルの成形性等を考慮した補正を行って金型の
成形面形状を表す上述の如き数値モデルを作成し、その
数値モデルは格子状に配置した基準線の交点（格子点）
の魚群の座標値で表されるためそのままでは不要な計測
点が多数台まれる一方必要な計測点が欠けることがある
ことから、その数値モデルに対し格子点の削除による格
子点分布の低密度化および任意点の追加を行って基準デ
ータを作成し、その基準データの各格子点および追加し
た任意点の位置に基づいて金型の成形面の計測手順を教
示している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の教示方法にあっては、数値モ
デルから作成する基準データも格子点からなる魚群と任
意点との集まりであることから、その基準データに基づ
く計測データは、成形面の全体的起伏は比較的良く表す
ものの、金型製作上誤差が生じ易（、精度を確保したい
特徴的凹凸形状の評価には充分でないという問題があっ
た。

そして、かかる特徴的凹凸形状はむしろ、断面形状を詳
細に測定し、その断面形状で評価した方が適切であるこ
とが判明した。

この発明は、上述の点に鑑みて従来方法の課題を有利に
解決した教示方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の形状計測手順の教示方法は、対象物の想定形
状を三次元的に詳細に表す数値モデルを用いて、形状計
測装置に前記対象物の形状の計測手順を教示するに際し
、前記数値モデルの、縞状もしくは格子状に配置した断
面線の各々に沿う断面形状を数値的に表す基準データを
作成し、前記基準データが表す断面形状に基づいて前記
計測手順を教示することを特徴とするものである。

そしてこの発明ではさらに、前記基準データを、前記数
値モデルの、前記縞状もしくは格子状の断面線に対し任
意の角度で傾斜する断面線に沿う断面形状をも数値的に
表すものとしても良い。

（作　用） かかる方法によれば、教示に用いる基準データを、縞状
もしくは格子状の断面線（断面を取る基準となる線）に
沿う数値モデルの断面形状を表すものとするので、その
基準データを用いることにより対象物の断面形状を詳細
に計測した計測データが得られ、このことにて、対象物
の特徴的凹凸形状をより適切に評価することができる。

そして、縞状もしくは格子状の断面線に対し任意の角度
で傾斜する断面線についても基準データを作成すること
とすれば、特徴的凹凸形状の任意方向断面についても断
面形状の詳細な計測データが得られるので、その凹凸形
状の評価をさらに適切なものとすることができる。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、この発明の形状計測手順の教示方法の一実施
例を適用した、車体パネル成形用金型の計測システムを
機能ブロックで示す構成図であり、図中１は、上述した
ＣＡＤの他、コンピュータ支援加工（ＣＡＭ）のために
も用いられる、比較的大きな演算処理能力および記憶容
量を持つホストコンピュータ、２は、形状計測装置の制
御および計測データの処理のために用いられる、ホスＩ
・コンピュータ１よりは小さな演算処理能力および記憶
容量を持つミニコンピユータ、３は、車体パネル成形用
金型の形状計測のために用いられる、形状計測装置とし
ての三次元測定機をそれぞれ示す。

ここにおけるホストコンピュータ１は、ダイフェースＣ
ＡＤ部４、自由曲面ＣＡＤ部５、規定曲面ＣＡＤ部６お
よび型構造ＣＡＤ部７の四つのＣＡＤ部と、基準データ
作成部８と、外部通信部９とを具えるとともに、データ
ベースファイル１０、成形面形状データファイル１１、
トリム、フランジ形状データファイル１２、構造部形状
データファイル１３、基準データファイル１４および計
測データファイル１５の六つの記憶ファイルとを具えて
なり、また、ここにおけるミニコンピユータ２は、外部
通信部１６と、誤差量算出部１７と、計測用ＮＣデータ
作成部１８と、機器制御部１９と、計測データ補正部２
０とを具えるとともに、基準データファイル２１および
計測データファイル２２の二つの記憶ファイルを具え、
さらに、各々キーボードおよび画像表示器を持つ二つの
入出力端末装置２３．２４と、入力信号に基づき線図を
描＜　Ｘ−Ｙプロッタ２５と、入力信号に基づき印字出
力するプリンタ２６とを接続されてなる。

尚、上記ホストコンピュータ１およびミニコンピユータ
２の各部の機能は後述の計測手順を教示する際の説明に
おいて述べる。

そして、ここにおける三次元測定機３は、第２図に示す
如き測定機本体２７と、センサ移動制御装置２８と、現
在位置演算装置２９と、操作盤３０と、位置表示装置３
１とを具えるとともに、各々測定機本体２７に選択的に
取付けられて計測対象物に対し移動される、通常の接触
式センサ３２と、対象物に接触した後その対象物に対す
る距離を連続的に計測するりニアセンサ３３とを具え、
さらに、センサ位置を手動操作による信号入力で移動さ
せるための、手動パルス発生器３４と、ジョイスティッ
クペンダント３５と、それら手動パルス発生器３４およ
びジョイスティックペンダント３５とセンサ移動制御装
置２８とを接続するインタフェース（１／Ｆ）３６とを
具えてなる。

ここで、測定機本体２７は、第２図に示すように、床内
に防振材を介して埋設した基台３７上に、計測対象物を
載置するための定盤３８と、センサ（図では接触式セン
サ３２）を矢印Ｘで示す水平なＸ軸方向へ移動させるた
めのＸ軸移動機構３９と、センサを矢印Ｙで示す水平か
つＸ軸と直交するＹ軸方向へ移動させるためのＹ軸移動
機構４０と、センサを矢印Ｚで示す垂直なＸ軸方向へ移
動させるための２軸移動機構４１と、センサを矢印θで
示すように垂直軸線周りに回動させるθ軸回動機構４２
とを具えてなる。

上記Ｘ軸移動機構３９は、基台３７上に定盤３８を囲繞
するように立設された八本のコンクリート製支柱４３上
に三本の固定梁４４が水平かつコ字状にかけ渡されて固
定され、それらの固定梁のうちＸ軸方向へ延在する二本
の梁の各々の上に、これもＸ軸方向へ延在するように、
Ｘ軸ガイドレール４５が設けられるとともにＸ軸ボール
ねじ軸４６が枢支され、それらの二本のＸ軸ボールねじ
４６が、互いに同期して回転するように、Ｙ軸方向へ延
在する一本の固定梁に設けられたＸ軸モータ４７に駆動
結合され、また、二本のＸ軸ガイドレール４５上を各々
それらに嵌まり合って移動し得る二組のスライダ４８の
一方がＹ軸方向へ延在するよう配置された細長い枠状の
移動梁４９の一端部（図では右方端部）に固定されると
ともにスライダ４８の他方が移動梁４９の他端部に案内
機構５０を介しＹ軸方向へ若干移動可能に取付けられ、
移動梁４９の両端部に固定されたポールナツト５１が各
々Ｘ軸ボールねじ軸４６に螺合された構成を有しており
、これによって、Ｘ軸モータ４３の作動に基づき移動梁
４９をＸ軸方向へ任意の位置に移動させることができる
。加えてここでは、支柱１３がコンクリート製であるこ
とから振動減衰性が向上し、二本のガイドレール４５で
移動梁の両端部を案内するとともに二本のポールねじ軸
４６で移動梁の両端部を同時に駆動するので、支持スパ
ンの長い移動梁４９が全体的に均等に移動され、片方の
スライダ４８が移動梁４９の端部に案内機構５０を介し
て取付けられているので、移動梁４９が温度変化で伸縮
しても固定梁や移動梁自体のそりや曲げがイじず、従う
で周囲温度の変化に対する計測データの補正を容易に行
うことができる。

また上記Ｙ軸移動機構４０は、移動梁４９上にその中央
貫通孔４９ａの両側に各々位置してＹ軸方向へ延在する
ように二本のＹ軸ガイドレール５２が設けられる（図で
は片方のみ示す）とともに、一方のカイトレール５２に
沿ってＹ軸方向へ延在するように一本のＹ軸ボールねじ
軸５３が枢支され、そのボールねじ軸５３の一端部が、
移動梁４９の一端部に設けられたＹ軸モータ５４に駆動
結合され、また、二本のＹ軸ガイドレール５２上を各々
それらに嵌まり合って移動し得る二組のスライダ５５が
移動台５６の両端部に各々固定され、移動台５６の一端
部に固定されたポールナツト５７がＹ軸ボールねじ軸５
３に螺合された構成を有しており、これによって、Ｙ軸
モータ５４の作動に基づき移動台５６をＹ軸方向へ任意
の位置に移動させることができる。加えてここでは移動
梁４９が枠状であるので、Ｚ軸およびθ軸移動機構４１
．４２の重量による偏荷重に対し移動梁４９のねじれが
防止され、また周囲温度の変化に対する移動梁４９の変
形量を容易に捉えることができる。

さらに、上記Ｚ軸移動機構４１は、移動台５６の中央部
に設けられた貫通孔と移動梁４９の貫通孔４９ａとを貫
通して垂直方向へ延在するよう昇降腕５８が配置され、
その昇降腕５８の互いに対抗する両側面に各々垂直方向
へ延在するよう設けられた二本のガイドレール（図では
片方のみ示す）５９上を各々それらに嵌まり合って移動
し得る二組のスライダ６０が移動台５６に各々固定され
、昇降腕５８の他の側面に垂直方向へ延在するよう枢支
されたＺ軸ボールねじ軸６１の上端部が、昇降腕５８の
上端部に設けられたＺ軸モータ６２に駆動結合され、そ
のボールねじ軸６１が、移動台５６に固定された図示し
ないボールナツトに螺合された構成を有しており、これ
によって、Ｚ軸モータ６２の作動に基づき昇降腕５８を
垂直（Ｚ軸）方向へ任意の位置に移動させることができ
る。

そして、・上記θ軸移動機構４２は、昇降腕５８の下端
部に垂直軸線周りに回動可能に枢支された、センサを装
着するためのコネクタ６３を持つ手首部が、これも昇降
腕５８の下端部に設けられたθ軸モータ６４に、図示し
ない減速機を介して駆動結合された構成を有しており、
これによって、センサ（例えば接触式センサ３２）を矢
印θ方向へ任意の向きに回動させることができる。

第３図は上記三次元測定機３の計測制御系を示す構成図
であり、ここにおけるセンサ移動装置２８は、通常のマ
イクロコンピュータを具え、Ｘ軸ガイドレール４５、Ｙ
軸ガイドレール５２およびＺ軸ガイドレール５９の各々
に沿って設けられたＸ軸すニアエンコーダ６５、Ｙ軸す
ニアエンコーダ６６およびＺ軸すニアエンコーダ６７と
、コネクタ６３に結合されたθ軸ロークリエンコーダ６
８とからの信号によって、移動梁４９、移動台５６、昇
降腕５８およびコネクタ６３の現在位置ひいてはセンサ
の現在位置を直接的に検出し、その現在位置を用いたフ
ィードバック制御によりＸ軸モータ４７、Ｙ軸モータ５
４、Ｚ軸モータ６２およびθ軸モータ６４を作動させて
、センサ３２モしくは３３を、ミニコンピユータ２から
与えられた自動計測用ＮＣプログラムに基づき、対象物
の形状に応じた径路で移動させ、接触式センサ３２を用
いる場合は、前記移動の間に、そのセンサのプローブが
対象物に接触したことおよびその接触方向を示すセンサ
３２からの信号を取込んでその接触点の測定機座標系上
での座標をセンサの位置から演算しミニコンピユータ２
へ出力するという処理を繰返し実行し、リニアセンサ３
３を用いる場合は前記移動のみを行わせる。

尚、センサ移動制御装置２８は、操作盤３０からの運転
モード切替え信号により、上述した自動運転モードの他
、手動パルス発生器３４やジョイスティックペンダント
３５を作業者が操作することによるそれらからの移動指
令信号に基づいてセンサを移動させる手動運転モードも
行うことができ、さらに、操作盤３０からの非常停止信
号によってセンサの移動を非常停止し、また操作盤３０
からのサイクルスタート信号によって上述の如き自動計
測を繰返し実行することができる。

そして、接触式センサ３２およびリニアセンサ３３は、
１ミニコンピユータ２によるフィードバック制御により
、プローブの図中矢印αおよびγで示す如き揺動と図中
矢印βおよびδで示す如き回動とを任意の角度で行い、
それ自身でもプローブを所要の向きへ向けることができ
る。

この一方、現在位置演算装置２９は、これも通常のマイ
クロコンピユー・夕を具え、三つのリニアエンコーダ６
５〜６７とロータリエンコーダ６８とからの信号を入力
してそれらの信号からセンサの現在位置をセンサ移動制
御装置２８とは別に実質上連続的にかつ、極めて短時間
で求め、その位置を、ミニコンピユータ２を介し位置表
示装置３１へ出力してそこに刻々と表示させる。

また現在位置演算装置２９は、リニアセンサ３３からの
信号も入力し、その信号からそのセンサのプローブの現
在位置を算出してミニコンピユータ２へ出力する。

かかる計測システムのホスＩ・コンピュータ１は、先に
述べたようにＣＡＤ、　ＣＡＭの機能を有しており、こ
の実施例での計測は、そのホストコンピュータ１のＣＡ
Ｄ、　ＣＡＭ機能を用いて以下の如く設計製造した金型
を対象としている。

すなわち、ここにおける金型は、図示しない他のＣＡＤ
装置を用いた車体設計の際に作成した、車体パネルの形
状を数式の形で示すＣＡＤデータをホストコンピュータ
ｌに人力し、その車体パネルのＣＡＤデータから、パネ
ルのスブリングバ・ンクやイ申び等の成形性に関するデ
ータベースファイル１０内のデータに基づきダイスフェ
ースＣＡＤ部４により金型のポンチ等の成形面形状を設
計し、その成形面形状を数式で示すＣＡＤデータを自由
曲面Ｃ４０部７へ転送して成形面形状データファイル１
３内に記憶させ、その後自由曲面ＣＡＤ部７により、上
記データファイル１３から取出した、成形面形状を数式
で表す上記ＣＡＤデータから、数値制御（ＮＧ）工作機
械やここにおける三次元測定機３に工具やセンサの移動
径路を教示するのに適した、成形面形状を魚群で表す数
値モデルを作成し、これとともに、ダイフェースＣＡＤ
部４により車体パネルの輪郭形状から作成したトリム、
フランジライン形状データを規定曲面ＣＡＤ部６へ転送
してトリム、フランジライン形状データファイル１２内
に記憶させ、その後規定曲面ＣＡＤ部６により、上記デ
ータファイル１２から取出したトリム、フランジライン
形状に、比較的単純な円筒面等の規定曲面や平面等を対
応させて、ポンチ等の周囲の、トリム加工やフランジ成
形に用いる垂直壁面や傾斜壁面等のプロファイル面の形
状を魚群で表す数値モデルを作成し、さらに、型構造Ｃ
ＡＤ部５により、カム面や位置決め孔等の構造部形状に
関する構造部形状データファイル１１内のデータに基づ
き２、金型のカム面や位置決め孔等の配置を設計して、
それらの面の配置を魚群で示す数値モデルを作成し、上
記自由曲面Ｃ４０部７および規定曲面ＣＡＤ部６にて作
成した数値モデルからＮＣ工作機械の工具移動径路を作
成して工作機械に教示することにより金型のポンチ、グ
イ、パッド等の部品を切削および仕上げ加工した後、型
構造ＣＡＤ部５にて設計した型構造に基づきそれらの部
品を組立てたものである。

尚、上記数値モデルは、例えば成形面のものでは、従来
技術で述べたと同様のものであり、第４図に示す如き、
成形図を覆う所定基準平面（通常は金型座標系でのｘ、
　　ｙ軸を含む平面と平行な平面）上に格子状に配置し
た基準線を上記基準平面と直角な方向へ上記ＣＡＤデー
タにおける成形而上に投影した場合の、その成形而上で
の基準線の各交点（格子点）の魚群でその成形面の三次
元形状を表し、それらの格子点の、上記金型座標系にお
けるｘ、ｙ、ｚ軸座標値のデータからなる。ただし、基
準平面の向きや傾きは形状を表すべき面の向きや傾きに
応じて適宜選択でき、例えばプロファイル面や型構造に
関する数値データについても、形状を表すべき面に沿っ
た向きや傾きの基準平面を用いて作成することができる
。

しかしてここでは、上記金型の各素形状の計測手順を、
以下に述べるようにして三次元測定機に教示する。

すなわち、ここでは先ず、基準データ作成部８に、上記
数値モデルから、成形面、プロファイル面および、カム
面や位置決め孔等の型構造面の計測手順の教示基準とな
る基準データを作成させる。

ここにおける基準データは、従来技術で述べたものと異
なり、好ましくは数値モデルの作成に用いたと同一の基
準平面上に、例えば成形面の計測については第５図（ａ
）　、　（ｂ）に示すように、数値モデルの基準線より
は間隔が粗い格子状もしくは縞状に断面線を配置し、そ
れらの断面線を通って上記基準平面と直交する平面で上
記数値モデルの三次元形状を切った場合の断面形状を点
列によって詳細に表すものとする。

ここで、断面線の配置は、数値モデルの全体的な起伏の
特徴を縞状でも充分とらえられる場合には縞状（方向は
適宜選択し得る）とし、縞状では充分でない場合には格
子状とする。また、断面線は、数値モデルの基準線と重
なっていればその格子点から点列のデータが直接求まる
ので、好ましくは基準線と重なるように配置するが、基
準線と必ずしも重ねる必要はなく、重ならない場合は格
子息間を直線や曲線補間する演算によって点列のデータ
を求める。そして、基準データの点列を構成する各点の
データは、例えば第６図に断面を正面方向から見た点列
Ａｎ　（ｎ・１．２・・・）で示す如く、金型座標系に
おけるｘ、ｙ、ｚ軸座標値の他、後述するセンサの向き
およびアプローチ方向の制御のため、その点での数値モ
デルが表す面の法線ベクトル弯を含むものとする。

さらに、ここにおける基準データは、上記基準平面上に
、第７図に示すように、断面線の開始点Ｓおよび終了点
Ｅを任意に指定することにて、上述した格子状もしくは
縞状の断面線に対し任意の角度で傾斜するように配置し
たーもしくは二基上の断面線についても、上述した格子
状もしくは縞状の断面線と同様に、それに沿った数値モ
デルの断面形状を点列によって詳細に表すものとする。

かかる傾斜した断面線は、車体パネルの一部に形成され
る特徴的な起伏（キャラクタ部）やジョグル加工部の計
測に適している。

尚、上記基準データの作成は、ミニコンビエータ２の一
方の端末装置２４の画像表示器にホストコンピュータ１
から外部通信部９．１６を介して入力した数値データに
基づく金型各部形状を表示させてその形状を観察しなが
らキーボードを用いて入力した作成指示をミニコンピユ
ータ２からホストコンピュータｌへ伝達することによっ
て行わせ、その作成指示には、断面線の配置を格子状と
するか縞状とするかの選択、格子状あるいは縞状の断面
線の方向（通常はＸ軸もしくはｙ軸あるいは両者と平行
とする）の選択、それらの断面線に対し傾斜する断面線
の指定、そして、格子状もしくは縞状の断面線の間隔ピ
ッチおよび点列をなす点間の間隔ピッチの指定を含める
。ここにおける線間および点間のピッチは、等間隔でも
良いが所要に応じて部分的につめたり広げたりしても良
く、さらに、点間のピッチについては後述するトレラン
ス間引き方法のトレランス値を指定することによって定
めても良い。

しかして、上記成形面やプロファイル面の数値データは
、工作機械の工具の移動径路をも与えるものであるため
本来の成形面やプロファイル面の周囲に縁の部分が加え
られているが、上記基準データの作成の際しては、トリ
ム、フランジライン形状データ等を参照し、例えば第８
図に、第７図の上記傾斜した断面線に沿う断面を正面方
向から見た点列で示す如く、計測対象物が実際には無く
なっている部分は取り除いて作成する。

かかる、ホストコンピュータ１の基準データ作成部８が
作成した基準データを、ここでは−旦基準データファイ
ル１４内に記憶させた後、外部通信部９，１６を介しホ
ストコンピュータｌからミニコンピユータ２へ転送し、
そのミニコンピユータ２の基準データファイル２１内へ
記憶させる。このように基準データを全てミニコンピユ
ータ２内に持たせることにより、後述する計測指令や計
測データと基準データとの比較を極めて短時間で行わせ
ることができる。

その後ここでは、上記基準データの断面線を第９図に示
すようにミニコンピユータ２の上記端末装置２４の画像
表示器に表示させて、キーボードやマウス等の入力手段
により、その表示された断面線のうちの実際に計測が必
要な範囲を図中破線で示す如く指定するとともに、計測
すべき点を、第１０図（ａ）に示す如き等ピッチとする
かもしくは第１０図（ｂ）に示す如きトレランス間引き
方法により間引くかの選択を指定し、さらに、後述する
基本アプローチ量Ａ　ｐ　ｏ　　および追加アプローチ
量Ａ、１を指定する。尚、基準データの断面線が格子状
の場合は縞状の計測およびその方向も指定でき、また基
準データがトレランス間引き方法で作成されている場合
は等ピッチの計測点は指定できないが、基準データをそ
のまま使う指定や、その間引いた計測点をさらにトレラ
ンス値を変えたトレランス間引き方法で間引く指定はで
きる。

ここにおけるトレランス間引き方法とは、点列を構成す
るＸ軸もしくはｙ軸方向に等ピッチの多数の点のうちの
ある比較スタート点とそこから何点か離れた対象点とを
結ぶ線分とそれらの点間の検討点との距離すなわちそれ
ら比較スタート点と対象点との間の断面の起伏が所定ト
レランス値未満の場合は極めてなだらかであるためそれ
ら検討点を間引き、所定トレランス値以上の場合は起伏
が大きいことから詳細にその変化をとらえるためにそれ
ら検討点を計測点とするというものであり、具体的には
第１１図に示す如き手順で計測点を決定する。

図中ステップ１０１では、一つの断面線に沿う基準デー
タの点列上の最初の点および最後の点を計測点とし、続
くステップ１０２では、その最初の点を最初の比較スタ
ート点とする。尚、比較スタート点は、後述する検討点
間引き手順を−・回行う度毎にその手順の最後で定める
新たな比較スタート点へ移行する。

次のステップ１０３では、比較スタート点から上記点列
上で二つ先の点を対象点とし、続くステ・ンプ１０４で
は、比較スタート点と対象点との間の上記点列上の点を
検討点とする。尚、検討点は、対象点がステップ１０３
で定めた位置の場合は−っであるが対象点が後述の如く
先へ移るにつれて増加する。

次のステップ１０５では、比較スタート点と対象点とを
線分で結び、続くステップ１０６では、その線分と上記
各検討点との間の距離を求めて、その距離が全て所定ト
レランス値を以上でなければ、ここにおける比較スター
ト点と対象点との間の線分からの検討点の起伏が計測を
必要とする程大きくないと判断してステップ１０７へ進
む。

ステップ１０７では、上記対象点が上記点列の最後の点
まで到達したか否かを判断し、到達していればこのプロ
グラムを終了するが到達していなければステップ１０８
へ進む。

そしてステップ１０８では、上記点列上の、上記対象点
の一つ先の点を新たな対象点とし、すなわち対象点を一
つ先へ進め、次のステップ１０９では、この先へ進めた
対象点と上記比較スタート点との間の距離が保障間１ｉ
Ｌを越えるか否かを判断して、越えていなければステッ
プ１０４へ戻る。

従って、上記ステップ１０３〜１０９は、比較スタート
点と対象点との間の上記点列上の全ての点である検討点
のいずれか一つについて、その検討点と上記線分との間
の距離すなわち起伏の大きさが上記トレランス値を越え
るまで、または、比較スタート点に対し対象点が上記保
障間隔りを越えて離れてしまうまで、対象点が最後の点
に到達した場合を除いて、対象点を順次光へ送りながら
繰返し行われる。

そして、上記ステップ１０６で、いずれか一つの検討点
と上記線分との距離が上記トレランス値り以上となる場
合、または上記ステップ１０９で、比較スタート点と対
象点との間の距離（ここでは二点間の直線的な距離を用
いるが、断面線と平行な方向の距離でも良い）が上記保
障間隔り以上となる場合には、ステップｌｌＯへ進んで
そのときの対象点の一つ手前の検討点すなわち、比較ス
タート点から、保障間隔り以上離れず、かつ起伏が上記
［レランス値を越えない範囲で、最大限離れた点を３４
測点とする。

すなわち例えば第１１図に示すように、最初の点Ａ１か
ら最後の点Ａ、までのｍ個の点からなる点列上の点Ａ。

を比較スタート点、点へ７．４を対象とした場合に、点
＾１と点Ａ　、、＋４　との間の線分Ｗと、点へ〇。１
３点Ａ　Ｉ＋□および点Ａ、、。３との間の距離ｐ、、
ｐ、および１３のいずれかが上記トレランス値り以上で
あるか、線分Ｗの長さが上記保障間隔り以上であれば、
点Ａ　ｎ＋３を計測点とする。

次のステップ１１１では、上記対象点が上記点列の最後
の点まで到達したか否かを判断し、到達していればこの
プログラムを終了するが到達していなければステップ１
１２へ進む。

そしてステップ１１２では、上記対象点の一つ手前の検
討点すなわちステップ１１０で計測点とした点を新たな
比較スタート点とした後ステップ１０３へ戻る。

従って、上記ステップ１０３〜１１２は検討点間引き手
順に相当し、これらステップ１０３〜１１２の手順は、
対象点が上記点列上の最後の点に到達するまで繰返し行
われる。

かかるトレランス間引き方法によれば、断面の起伏が小
さい範囲では、保障間隔りを最大限としてその起伏の程
度に応じて検討点を間引くことができるので、形状の評
価に必要とされる計測データの詳細度を確保しつつ計測
時間を大幅に短縮することができる。

上述の如くして計測範囲、断面線の種類、計測点のピッ
チ、アプローチ量等の指定を人力した後は、ミニコンピ
ユータ２の計測用ＮＣデータ作成部１８に、前記指定内
容に応じて基準データファイル２１から取出した基準デ
ータに基づきセンサの移動径路および計測処理内容を具
体的に教示するための自動計測用ＮＣデータを作成させ
る。尚、その作成に先立ち、確認のため指定内容をプリ
ンタ２６に印字させることもできる。

第１２図は金型の成形面計測のためのセンサの具体的移
動径路を例示するものであり、図中７０は実際の成形面
、３２は接触式センサを示す。

すなわちここでは、金型とセンサとの干渉が生しない任
意の高さに設定した水平面であるクリアブレーンＰ上で
、センサ３２ひいてはそのプローブをそのクリアプレー
ンＰから向かう最初の計測点Ａ１からその法線ベクトル
方向へ基本アプローチｌＡｐ、と追加アプローチ量ＡＰ
、とを加えた距離だけ離れたアプローチ点Ｂ１の上方の
位置へ図中破線で示すように早送り速度で移動させ、次
いで、そのクリアブレーンＰ上からセンサ３２のプロー
ブを図中実線で示すように高速切削送り速度で上記アプ
ローチ点Ｂ１へ降下させ、次いでセンサ３２のプローブ
を、計測点Ａ１を通るよう、その法線に沿って通常切削
速度（低速）で成形面へ接近させ、その移動の途中で、
プローブが成形面７０に接触したことを示す信号をセン
サ３２が出力したら、その接触時のプローブの中心位置
をセンサの位置および向きから求めるとともに接触方向
をセンサの出力信号から求め、これらからその計測点Ａ
１に対応する実際の成形面７０の位置を求める。

そして、プローブの接触後は上記成形面７０の位置を求
める演算と並行して、センサ３２を高速切削送り速度で
上記と逆方向へ移動させ、プローブが計測点Ａ、から基
本アプローチ量Ａ２゜の距離まで戻ったら、次にプロー
ブを、次の計測点Ａ２からその法線ベクトル方向へ基本
アプローチｉＡｐ、の距離だけ離れたアプローチ点Ｂ、
へ移動させ、その後計測点Ａｚ　、Ａ３　、Ａ４に対応
する成形面７０の位置を計測点Ａ、におけると同様にし
て計測する。

しかる後、計測点Ａ４とＡ、とは断面線が異なることか
ら一旦センサ３２をクリアプレーンＰへ上界させ、その
後計測点Ａ５．Ａ、についても上述したと同様にして計
測する。

尚、実際の成形面に孔があったり成形面の水平方向輪郭
が小さめであったりして、計測点を過ぎてもプローブが
成形面７０に接触しない場合には、第１３図に示すよう
に、計測点Ａから所定距離Ｔだけさらに進み、それでも
接触しなかった場合はその旨を表示および記録するとと
もに次の計測点についての計測へ移行するものとする。

接触式センサ３２を用いる場合は、かかる移動径路およ
び計測処理内容を指示する自動計測用ＮＣデータを作成
させ、そのＮＣデータを、機器制御部１９を介し三次元
測定＠３のセンサ移動制御装置２８に入力すなわち教示
する。

この一方、リニアセンサ３３を用いて計測を行う場合に
は、基準データ上の計測点列からなる面とセンサのプロ
ーブとの距離をリニアセンサ３３の計測可能範囲内に維
持しなからセンサを断面線に沿って連続的に移動させる
ような自動計測用ＮＣデータを作成させ、それを三次元
測定機３に教示する。

尚、リニアセンサ３３を用いる計測では、プローブ先端
は掻めて小さな半球状であることから、計測精度がそれ
程高く要求されない場合はセンサを垂直に維持したまま
移動させるが、高い計測精度が要求される場合はジョイ
スティックペンダント３４を用いた手動操作や、基準デ
ータ中の法線ベクトルによって、センサを実際の計測面
や基準データ上の面に直角となるように姿勢制御しなが
ら移動させ、これによってプローブの先端付近を計測面
に接触させるものとし、もしくは、センサを垂直状態と
して計測したデータを、基準データ中の法線ベクトルを
用いて補正する。

上述した例は成形面の形測のものであるが、ここではさ
らに、プロファイル面および型構造に関する面について
も同様にして基準データから自動計測用ＮＣデータを作
成し、それを三次元測定機に教示する。従ってこの計測
システムによれば、金型の形状精度のみならず組立て精
度についての評価も可能となる。

しかして、上記自動計測用ＮＣデータの教示の後は、他
の基準データおよびＮＣデータの作成を計測と並行して
行い得るよう設置したもう一つの入出力端末装置２３か
ら計測開始指令を入力し、三次元測定機３に、人力した
自動計測用ＮＣデータに恭づく金型計測を行わせる。

そして、ここでは三次元測定機３のセンサ移動装置２８
が計測動作中成々に出力する、計測点に対応する実際の
計測面の位置を機器制御部１９によりミニコンピコ、−
夕２内に入力し、その計測した位置データに、三次元測
定機本体２７の組立て誤差や周囲温度の変化による変形
量分の補正および、測定機座標系から金型座標系への座
標変換を計測データ補正部２０により施し、これによっ
て得た各点の計測データを逐次、計測データファイル２
２に記憶させるとともに、その計測データに対応する計
測点の基準データと一緒に誤差量算出部１７に人力して
、そこで基準データ上の計測点に対する計測データの、
その基準データの法線方向での位置誤差量を演算させ、
その位置誤差量を色相差に変換させた後、第１４図に示
すように上記入出力端末装置２３の画像表示器の、その
計測点に対応する位置に、その位置誤差量に応じた色相
の点として逐次表示させ、あわせてその画像表示器に、
誤差量を示す数値をも表示させる。

かかる計測動作および計測中の誤差量表示が終了した後
ここでは、第１５図（ａ）に示すように、上記法線方向
位置誤差量を基準データの断面線に沿って表示する図と
、同図（ｂ）に示すように、その断面線に沿う基準デー
タに基づく断面形状Ｅ（図中実線で示す）と計測データ
に基づく断面形状Ｆ（図中−点鎖線で示す）とを重ね合
わせて表示する図とを、Ｘ−Ｙプロッタ２５に作図させ
る。ここで、計測データに基づく断面形状Ｆは、誤差傾
向を強調したものとし、具体的には第１６図に示すよう
に、基準データに基づく断面形状Ｅの各計測点につき、
そこからの法線力、向単位ベクトルｉ、に上記位置誤差
ｆｆ１ｇを乗じたベクトルｇ−ｉ、の先端の点である実
際の計測データを点列化した実際の断面形状Ｇでなく、
上記ベクトルｇ−ｉ、にさらに強調表示係数ｋ（任意に
指定可能）を乗じた列化したものとする。

尚、リニアセンサ３３を用いた計測を行う場合は、計測
結果の処理をデジタル的に行うため、計測データは連続
ではないものの実質上連続となる程多量になることから
、それらの計測データを先に述べたトレランス間引き方
法で必要な詳細度をおとすことなく減少させる。そして
この場合は、基準データとの比較による誤差量演算を行
う代わりに、断面形状の評価が容易となるように計測デ
ータから実際の曲率半径を演算し、計測データに基づく
断面形状とともに、計測した断面線に沿うその曲率半径
の変化のグラフも作図させる。

上記計測結果の表示の他、ここではさらに、計測データ
をミニコンピユータ２からホストコンピュータｌへ転送
して計測データファイル１５に一旦記憶させ、ホストコ
ンピュータ１に、その計測データに基づく実際の金型の
形状により、グイフェースＣＡＤ６Ｂ４で用いるデータ
ベースファイル１０内の金型設計データを補正する学習
を行わせる。

上述の如くしてここにおける計測システムによれば、金
型の計測に際しその断面形状を詳細に計測してその計測
結果を表示させ得るので、金型の特徴的凹凸形状を適切
に評価することができ、しかもここでは、設計値に対す
る誤差量を拡大して、計測結果の断面を表示するので、
形状の評価をさらに容易に行うことができる。

そして、リニアセンサを用いる場合には、センサを計測
点毎に金型に対し進退移動させる必要がないので、金型
形状を短時間で極めて詳細に計測することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例
に限定されるものでなく、例えば基準データは点列でな
く数式の形で数値モデルの断面形状を表すものでも良い
。

（児明の効果） かくしてこの発明の教示方法によれば、縞状もしくは格
子状の断面線に沿う数値モデルの断面形状を表す基準デ
ータを用いることから、対象物の断面形状を詳細に計測
した計測データが得られ、このことにて、対象物の特徴
的凹凸形状をより適切に評価することができる。

そして、縞状もしくは格子状の断面線に対し任意の角度
で傾斜する断面線についても基準データを作成すること
とすれば、特徴的凹凸形状の任意方向断面についても断
面形状の詳細な計測データが得られるので、その凹凸形
状の評価をさらに適切なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の形状計測手順の教示方法の一実施
例を適用した、車体パネル成形用金型の網側システムを
機能ブロックで表す構成図、第２図は、上記計測システ
ムの三次元測定機本体を示す斜視図、 第３図は、上記三次元測定機の計測制御系を示す構成図
、 第４図は、上記計測システムで用いる数値モデルを例示
する説明図、 第５図（ａ）　、　（ｂ）は上記計測システムで用いる
基準データの作成基準とする格子状および縞状の断面線
を例示する説明図、 第６図は、上記基準データにおける点列を例示する説明
図、 第７図は、上記基準データの作成基準とする傾斜した断
面線を例示する説明図、 第８図は第７図に示す断面線に沿う基準データにおける
点列を例示する説明図、 第９図は上記基準データから実際の計測に必要な範囲を
指示する方法を示す説明図、 第１０図（ａ）　、　（ｂ）は上記基準データから計測
点列を指定する方法を示す説明図、 第１１図はトレランス間引き方法の手順を示すフローチ
ャート、 第１２図および第１３図は、上記計測システムにおける
自動針Ｗｉｌｌ用ＮＣデータのセンサの移動方法を例示
する説明図、 第１４図は上記計測システムの、計測作動中における計
測データの表示方法を例示する説明図、第１５図は上記
計測システムの、計測作動終了後における計測データの
図示方法を例示する説明図、第１６図は計測データの強
調方法を示す説明図である。 ｌ・・・ホストコンピュータ ２・・・ミニコンピユータ　　３・・・三次元測定機４
〜′？・・・ＣＡＤ部　　　　８・・・基準データ作成
部１７・・・誤差量算出部 １８・・・計測用ＮＣデータ作成部 ２０・・・計測データ補正部　　２３．２４・・・入出
力端末装置２５・・・Ｘ−Ｙブロック　　　２７・・・
測定機本体２８・・・センサ移動制御装置　２９・・・
現在位置演算装置３２、３３・・・センサ 第２図 第４図 第５図 （ａ） （ｂｉ 第１Ｏ図 （ａ） （ｂ） 第１２図 第１ｊｉ図 第１５図 ａ） ５３００ ”−一−゛汐

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対象物の想定形状を三次元的に詳細に表す数値モデ
   ルを用いて、形状計測装置に前記対象物の形状の計測手
   順を教示するに際し、 前記数値モデルの、縞状もしくは格子状に配置した断面
   線の各々に沿う断面形状を数値的に表す基準データを作
   成し、 前記基準データが表す断面形状に基づいて前記計測手順
   を教示することを特徴とする、形状計測手順の教示方法
   。 ２、前記基準データを、前記数値モデルの、前記縞状も
   しくは格子状の断面線に対し任意の角度で傾斜する断面
   線に沿う断面形状をも数値的に表すものとすることを特
   徴とする、請求項１記載の形状計測手順の教示方法。