JPH0312512A - 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点列で表すデータを用
いて、形状計測装置に前記対象物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） 上述の如き場合の従来の教示方法としては例えば、社団
法人自動車技術全発行の「自動車技術」ＶｏＬ、　３９
．　　Ｎｏ、１１．１９８５．　　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、コンピュータ支援
設計（ＣＡＤ）　による車体パネルの設計データ　（Ｃ
ＡＤ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）の魚群すなわちある基準
線について見れば格子点からなる点列の座標値で表され
るためそのままでは不要な計測点が多数含まれる一方必
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、上記従来の方法では、不要な格子点を一
つ一つ作業者が選択して削除する必要があり、これがた
め基準データの作成ひいては計測手順の教示に非常に手
間がかかってしまい、加えて選択の基準が具体的かつ一
定でないので作業者が不慣れな場合には本来必要な計測
点まで削ってしまう一方本来不要な計測点が残ってしま
うおそれがあった。

この発明は、かかる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。

く課題を解決するための手段） この発明の教示方法は、対象物の想定形状を点列で表す
データを用いて、形状計測装置に前記対象物の計測手順
を教示するに際し、前記点列上の一点である比較スター
ト点およびその先の対象点との間に線分を引くとともに
それら比較スタート点と対象点との間の前記点列上の点
を全て検討点としてその検討点と前記線分との間の距離
を求め所定トレランス値と比較するという手順を、前記
対象点を前記比較スタート点の二つ先の点から順次先へ
移しながら繰返し行って、いずれかの検討点について前
記距離が前記トレランス値以上となったら、そのときの
対象点の一つ手前の検討点を計測点とするとともに新た
な比較スタート点とする、という検討点間引き手順を、
前記点列上の最初の点を最初の比較スタート点として、
対象点が前記点列上の最後の点に到達するまで繰返し、
この一方、前記点列上の最初の点と最後の点とを計測点
とし、その後、前記計測点とした各点を前記点列上の順
序に従って辿りながら計測するように教示することを特
徴とするものである。

そしてこの発明ではさらに、前記検討点間引き手順を行
っている途中で、前記対象点が前記比較スタート点から
所定保障距離以上離れたら、その対象点の一つ手前の前
記検討点を計測点および新たな比較スタート点として次
の検討点間引き手順を開始することとしても良い。

（ｆ乍　　用） かかる方法にあっては、比較スタート点と対象点との間
の点である検討点の、それら比較スタート点と対象点と
を結ぶ線分からの起伏が所定トレランス値以上に大きく
なるまで、対象点を比較スタート点から先の方へ離して
ゆき、検討点の起伏がトレランス値より大きくなったら
その時点で対象点の先送りを止めて、その対象点の一つ
手前の検討点すなわち起伏が所定トレランス値を越えな
い範囲で最大限比較スタート点から離れた点を計測点お
よび次の比較スタート点とする、という検討点間引き手
順を、点列の最初から最後まで行って、起伏の小さい検
討点を間引きし、この一方、点列上の最初の点および最
後の点も計測点とし、それらの計測点とした点を辿るよ
うに教示する。

従ってこの方法によれば、点列の各部について、その起
伏の程度が計測したい起伏の最小程度として指定したト
レランス値よりも小さい範囲に含まれている点を確実に
かつ自動的に削除して、起伏の程度に応じて間隔があい
た残る本来必要な点を教示することができるので、計測
手順の教示に要する手間を大幅に省くことができるとと
もに、必要最小限の計測点を教示し得て必要な計測デー
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。

そして、対象点が比較スタート点から保障距離以上能れ
たらその対象点の一つ手前を測定点とすることとすれば
、測定点間隔がその保障距離以上能れるのを防止し得て
起伏が小さいと想定される部分についても実際の形状を
確認するためある程度計測させることができる。

（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、コンピュ
ータ支援設計（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、ホストコンピュータ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、グイフェース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ブロック２５と、人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ｌ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、直角座標型ロ
ボットと同様の構成でその動作精度を高められたもので
ある測定機本体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１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の移動する
腕の手首部の下端に選択的に取付けられて計測対象物に
対し移動される、通常のタッチセンサ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
操作による信号人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。

第２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、測定機本体２７に各々設け
られて上記腕のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の現在位置を
出力するＸ軸すニアエン：ｌ−タ３７、Ｙ軸すニアエン
コーダ３８およびＺ軸すニアエンコーダ３９と、上記腕
の手首部にセンサを装着するためのコネクタに結合され
てセンサの現在方向を出力するθ軸ロークリエンコーグ
４０とからの信号によって、上記腕および上記コネクタ
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、測
定機本体２７のＸ軸方向駆動用ボールねじ軸４１、Ｙ軸
方向駆動用ボールねじ軸４２、Ｘ軸方向駆動用ボールね
じ軸４３および手首部駆動軸に各々結合されたＸ軸モー
タ４４、Ｙ軸モータ４５、Ｚ軸モータ４６′Ｊ６よびθ
軸モータ４７を作動させて、セン”１−３２　モＬ　＜
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、タッチセンサ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３３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、タッチセンサ３２およびリニアセンサ３３は、
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
クロコンピュータを具え、三つのリニアエンコーダ３７
〜３９とロータリエンコーダ４０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トコンピュータ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ＣＡＤ
、　Ｃ４Ｍ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
１に人力し、その車体パネルのＣＡＤデータから、パネ
ルのスプリングバックや伸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ＣＡ［］データを自由曲
面ＣＡＤ部７へ転送して成形面形状データファイル１３
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（ＮＣ）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、グイフェース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ＣＡ
Ｄ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
、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ＣＡＤ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、第３
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面上に投影した場合の、そ
の成形面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ゃ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、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４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言己基準
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
子点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５図に断面を正面方向から見た点列
Ａ、ｎ（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Ｖ／　、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６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
たーもしくは二辺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、ミニコンピユータ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１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お公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１／
ランス間引き方法のト１／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１からミニコンピユータ２△、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人力手段
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がで
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
る例えば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の
大きさ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
上の大きな起伏の場合は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１０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
間引き手順を一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、続くステップ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一つ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
必要とする程太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手順
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隔り
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、対象点を順次先へ送りながら
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を以上となる場
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１１０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
トレランス値を越えない範囲で、最大限離れた点を計測
点とする。

すなわち例えば第１１図に示すように、最初の点＾、か
ら最後の点＾、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Ａ。。４を対象点とした場合に、
点へ〇と点へ〇。、との間の線分Ｗと、点Ａ、、。１１
点Ａ　ｈ＋２および点Ａ　ｈ＋３　との間の距離β１．
β２および１３のいずれかが上記トレランス値を以上で
あるか、線分Ｗの長さが上記保障間隔り以上であれば、
点へ、。３を計測点とする。

次のステップ１１１では、上記対象点が上８己点列の最
後の点まで到達したか否かを判断し、到達していればこ
の手順を終了するが到達していなければステップ１１２
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は検討点間弓き手
順に相当し、かかるステップ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。

上述したトレランス間引き方法を実行することにより、
ここでは、保障間隔りを最大限としてその起伏の大きさ
に応じて基準データを間引き、計測点とすることができ
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、確言忍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５０は実際の成形面
、３２はタッチセンサを示す。

すなわちここでは、金型とセンサとの干渉が生じない任
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ブレー
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ｍＡｐＯと追加アプローチ量ＡＰ
ｌ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、そのクリアプレーン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Ｂ、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５０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
！に対応する実際の成形面５０の位置を求める。

そして、プローブの接触後は上記成形面５０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Ａ、。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
アプローチ量Ａｐｏの距離だけ離れたアプローチ点Ｂ１
へ移動させ、その後計測点Ａ２　、Ａ３　、Ａ、に対応
する成形面５０の位置を計測点Ａ１　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をクリアブレーンＰ上へ上昇させ、そ
の後計測点Ａｓ　、　Ａｓ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５０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。

タッチセンサ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
測定機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
持しなが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
は極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
ら計測開始指令を人力し、三次元測定機３に、入力した
自動計測用ＮＣデータに基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によりミニコンピユータ
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２２
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に入力して、
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。

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、第１６図（ａ）に示
す如き、計測データに基づ（断面形状りとともに、第１
６図（ｂ）に示す如き、計測した断面線に沿うその曲率
半径ｒの変化状態を表すグラフＲ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
をミニコンビ二−タ２からホストコンピュータ１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ＣＡＤ部４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（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、しかも上記例の教示方法によれ
ば、数値モデルからの基準データの作成および基準デー
タからの自動計測用ＮＣデータの作成に上述の如きトレ
ランス間引き方法を用いるので、計測手順の教示に要す
る手間を大幅に省くことができるとともに、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
に要する時間を大幅に短縮することができる。

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、上記
計測システムによればこの場合もトレランス間引き方法
によって計測データの間引きを行うので、計測データの
処理時間を短縮し得るとともに、そのデータの記憶に必
要な記憶容量が膨大なものとなるのを避けることができ
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いことはもちろんである。

（発明の効果） かくしてこの発明の教示方法によれば、対象物の想定形
状を表す点列の各部について、その起伏の程度が、計測
したい起伏の最小程度として指定したトレランス値より
も小さい範囲に含まれる点を確実にかつ自動的に削除し
て、起伏の程度に応じて間隔があいた残る本来必要な点
を教示することができるので、計測手順の教示に要する
手間を大幅に省くことができるとともに、必要最小限の
計測点を教示し得て必要な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。

そして、対象点が比較スタート点から保障距離以上能れ
たらその対象点の一つ手前を測定点とすることとすれば
、測定点間隔がその保障距離以上能れるのを防止し得て
起伏が小さいと想定される部分についても実際の形状を
確認のためある程度計測させることができる。

【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計測システムを
機能ブロックで表す構成図、第２図は、上記三次元測定
機の計測制御系を示す構成図、 第３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４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５図は、上記基準データにおける点列を例示する説明
図、 第６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７図は第６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８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９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１０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１１図は上記トレランス間引き方法を例示する説明図
、 第１２図および第１３図は、上記計測システムにおける
自動計測用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、タッチセンサを用いた計測作動の終了
後における計測データの表示方法を例示する説明図、 第１６図は上記計測システムの、リニアセンサを用いた
計測作動の終了後における計測データの表示方法を例示
する説明図である。 １・・・ホストコンビ二−タ ２・・・ミニコンピユータ　　３・・・三次元測定機４
〜７・・・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プロッタ　　　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３図 第４図 （ａ） （ｂｔ 第９図 （ａ） （ｂ） 第１１図 第１Ｏ図 第１２図 ２ 第１４図 第１５図 （ｂ） 第１６図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対象物の想定形状を点列で表すデータを用いて、形
   状計測装置に前記対象物の計測手順を教示するに際し、 前記点列上の一点である比較スタート点およびその先の
   対象点との間に線分を引くとともにそれら比較スタート
   点と対象点との間の前記点列上の点を全て検討点として
   その検討点と前記線分との間の距離を求め所定トレラン
   ス値と比較するという手順を、前記対象点を前記比較ス
   タート点の二つ先の点から順次先へ移しながら繰返し行
   って、いずれかの検討点について前記距離が前記トレラ
   ンス値以上となったら、そのときの対象点の一つ手前の
   検討点を計測点とするとともに新たな比較スタート点と
   する、という検討点間引き手順を、前記点列上の最初の
   点を最初の比較スタート点として、対象点が前記点列上
   の最後の点に到達するまで繰返し、 この一方、前記点列上の最初の点と最後の点とを計測点
   とし、 その後、前記計測点とした各点を前記点列上の順序に従
   って辿りながら計測するように教示することを特徴とす
   る、形状計測手順の教示方法。 ２、前記検討点間引き手順を行っている途中で、前記対
   象点が前記比較スタート点から所定保障距離以上離れた
   ら、その対象点の一つ手前の前記検討点を計測点および
   新たな比較スタート点として次の検討点間引き手順を開
   始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。