JPH04203913A - 三次元測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ技術を用いて製作さ
れたプレス型の形状を、２台のＣＣＤカメラ、及び、レ
ーザスキャナを用いて測定する三次元測定装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 例えば、自動車のボディー製作時に必要なプレス型の製
作は、従来次のようにして行われている。

即ち、スタイルデザイン、ボディー構造設計、プレス型
設計の各設計工程で作成されたＣＡＤデータを基にして
、ＮＣ工作機械を用いてプレス型を製作するのに必要な
ＮＣデータを作成する。次に、このＮＣデータをＮＣ工
作機械に入力し、機械加工によりプレス型を製作する。

次に、ＮＣ工作機械によって製作されたプレス型を仕上
げ工程に送り、プレス型の実際の寸法を測定装置を用い
て測定し、この測定値が、予め設定された値と正確に一
致するように、プレス型の表面を、砥石、サンドベーパ
ーを用いて作業者が手作業で研磨し、プレス型の製作を
終了している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記方法によってプレス型を製作すると、プレス型の仕
上げ加工時、プレス型を一旦測定位置に設置された測定
装置上にセットし、プレス型の実際の寸法を測定し、次
に、このプレス型を仕上げ加工位置にセットし直し、上
記測定値を基に仕上げ加工を行うことになる。

ところがこの時、測定装置による測定結果は、プレス型
上に直接表示されるのではなく、例えばＣＲＴ上に表示
されるため、作業者は、この表示からプレス型のどの位
置に加工誤差が生じているかを目視で確認したのち、仕
上げ加工を行うことになるため、この時に加工誤差が生
じる危険性がある。

更に、従来の測定装置では、仕上げ加工中に寸法測定を
行えないため、仕上げ加工終了後、再度プレス型を測定
装置にセットし、仕上げ加工が正確に行われたかをチエ
ツクする必要が生じ、この結果、仕上げ加工時、プレス
型は、測定位置と加工位置との間を数回往復することに
なり、仕上げ加工は非常に煩雑な作業になるといった問
題もあった。

［課題を解決するための手段］ 三次元測定装置を、被測定物の寸法測定を行いたい測定
面を撮像する２台以上のＣＣＤカメラと、２台以上のＣ
ＣＤカメラによる寸法測定時の測定点となるレーザスポ
ットを、測定面上に順次照射し、かつ、寸法測定後の測
定結果を測定面上に直接表示するための、１台または２
台のレーザスキャナと、２台以上のＣＣＤカメラから得
られた画像データを基に、測定面の実際の寸法を算出す
る画像処理装置と、画像処理装置によって得られた測定
面の寸法データと、被測定物設計時に作成された測定面
の寸法データとを比較し、測定面上のどの部分に加工誤
差が生じているかを算出するコンピュータとによって構
成したものである。

［作用コ 測定面上にレーザスポットを照射し、それを、２台のＣ
ＣＤカメラで撮像して測定面の寸法測定を行い、かつ、
その測定結果を、レーザスキャナによって測定面上に直
接表示することにより、被接触の状態で測定面の寸法測
定を行うことを可能とし、このことにより、測定面の寸
法測定と仕上げ加工とを同一位置にて行えるようにする
ものである。

［実施例コ 第１図は、本発明に係る三次元測定装置（１）の全体構
成を示す概略図である。この三次元測定装置（１）は、
プレス型（Ａ）の寸法測定を行いたい面（以下測定面（
Ｂ）と称す）を撮像する第１及び第２のＣＣＤカメラ（
２）（３）と、測定面上に、２台のＣＣＤカメラ（２）
（３）による寸法測定時の測定点となるレーザスポット
（４ａ）を順次照射し、かつ、寸法測定後の測定結果を
、測定面（Ｂ）上に直接表示するためのレーザスキャナ
（４）と、第１及び第２のＣＣＤカメラ（２）（３）と
レーザスキャナ（４）とを制御すると共に、第１及び第
２のＣＣＤカメラ（２）（３）から得られた画像データ
を基に、測定面（Ｂ）の実際の寸法を算出するための画
像処理装置（５）と、画像処理装置（５）によって得ら
れた測定面（Ｂ）の寸法データと、被測定物の設計時に
設定された寸法データとを比較し、測定面（Ｂ）上のど
の部分に誤差が生じているかを算出するためのコンピュ
ータ（６）とを主な構成要素としている。

上記第１及び第２のＣＣＤカメラ（２）（３）は、プレ
ス型（Ａ）が設置される測定位置（イ）の両側にポール
（７）（８）を介して支持されており、その向きは、各
ＣＣＤカメラ（２）（３）のフレーム内に測定面（Ｂ）
全体が入る向きにセットしである。

レーザスキャナ（４）は、２台のＣＣＤカメラ（２）（
３）間にアーム（９）などを介して支持されており、こ
のレーザスキャナ（４）がら測定面（Ｂ）上に照射され
るレーザスポット（４ａ）は、測定面（Ｂ）上を予め設
定された軌跡に従って順次移動し、測定面（Ｂ）上を走
査するようにしである。

画像処理装置（５）による測定面（Ｂ）の寸法測定は次
のようにして行われる。即ち、レーザスキャナ（４）か
ら測定面（Ｂ）上の所定の位置にレーザスポット（４ａ
）が照射されると、先ず、第１のＣＣＤカメラ（２）の
フレーム上に写し出されたレーザスポット（４ａ）の位
置が、第１のＣＣＤカメラ（２）の光軸に対し、水平方
向に向けて何度、及び、垂直方向に向けて何度かを算出
し、次に、第２のＣＣＤカメラ（３）のフレーム上に写
し出されたレーザスポット（４ａ）の位置が、第２のＣ
ＣＤカメラ（３）の光軸に対し、水平方向に向けて何度
、及び、垂直方向に向けて何度かを算出する。次に、上
記４つのデータと、それぞれのＣＣＤカメラ（２）（３
）の位置、光軸の方向からレーザスポット（４ａ）の位
置を算出する。後は、レーザスポット（４ａ）が測定面
（Ｂ）上を移動する毎に上記演算を繰り返し、レーザス
ポット（４ａ）が照射された各点の位置を順次算出させ
て行くことにより、測定面（Ｂ）全体の寸法を把握し、
測定面（Ｂ）の寸法測定を終了する。

尚、各ＣＣＤカメラ（２）（３）において、角度検出を
行うには、第２図に示す如く、各ＣＣＤカメラ（２）（
３）のレンズ（１０）を通して受光面となる固体センサ
（１１）にレーザスポット（４ａ）からの光が入射した
時、固体センサ（１１）を構成する多数の画素（１２）
の内、最も出力が高い画素（１２）の固体センサ（１１
）の中心からの位置を検出し、この位置データからレー
ザポット（４ａ）の角度を算出することになる。

ところで、この実施例の場合、測定面（Ｂ）の寸法測定
精度は、０．１ｍｍ以下と言った非常に高精度の物が要
求される。このため、各ＣＣＤカメラ（２）（３）によ
るレーザスポット（４ａ）の角度検出も非常に高精度な
物が要求され、各ＣＣＤカメラ（２）（３）の固体セン
サ（１１）には、画素数が１００ＯＸ　１０００といっ
た非常に画素数の多いものを使用する。更に、角度検出
時には、固体センサ（１１）上のどの画素（１２）から
の信号レベルが最も高いかによって角度を検出するので
はなく、第３図に示す如く、各画素（１２）からの輝度
信号レベルの分布に対応した出力曲線を算出する。そし
てこの曲線の最大値の位置（Ｐ）から、最大値を出力し
ている画素（１２）の中の、更にどの位置か高出力の中
心となっているかを検出し、この位置の角度を検出する
ことにより、０．１ｍｍ以下の寸法測定精度を保障して
いる。

又、上記画像処理装置（５）によって得た寸法データが
送られてくるコンピュータ（６）には、予め、ＣＡＤ／
ＣＡＭによって作成されたプレス型設計段階での寸法デ
ータを入力しておき、この寸法データと測定時の寸法デ
ータとを比較し、測定面（Ｂ）上のどの部分に加工誤差
が生じているかを検出するようにしである。

更に、この測定結果のデータは、画像処理装置（５）に
返送され、画像処理装置（５）では、このデータを基に
レーザスキャナ（４）を制御し、測定面（Ｂ）上の加工
誤差を生じている部分に直接レーザスポット（４ａ）を
照射することにより、測定面（Ｂ）上に直接測定結果を
表示するようにしである。

上記構成からなる三次元測定装置（１）の測定位置（イ
）に機械加工を終えたプレス型（Ａ）をセットし、この
後、プレス型（Ａ）の測定面（Ｂ）上を、レーザスキャ
ナ（４）から照射されるレーザスポット（４ａ）によっ
て走査すれば、上記した方法により測定面ＣＢ）の寸法
測定、及び、設計値との誤差検出が行え、更に、その時
の測定結果を測定面（Ｂ）上にレーザスポット（４ａ）
を用いて直接表示できる。

従って、作業者は、測定面（Ｂ）上のレーザスポラｌ−
（４ａ）が照射されている位置に仕上げ加工を行えば、
測定面（Ｂ）の寸法測定と仕上げ加工とを同一場所で連
続的に行え、以後、加工誤差がなくなるまで、測定と仕
上げ加工を交互に繰り返すことが可能となり、作業能率
を大幅に向上できる。

尚、上記実施例において、レーザスポット（４ａ）によ
る誤差表示方法としては、単に、測定面（Ｂ）にレーザ
スポット（４ａ）を照射させる以外に、第４図に示す如
く、測定面（Ｂ）上にレーザスポット（４ａ）を用いて
等高線（１３）を表示することにより、測定面（Ｂ）の
加工誤差の生じている部分の位置、及び、誤差の量を表
示するようにしてもよい。この時、誤差が十の場合は、
等高線（１３）を実線で表示し、誤差が−の場合は、等
高線（１３）を破線で表示すればよい。

又、上記実施例では、測定時に使用するレーザスポット
（４ａ）を照射するレーザスキャナ（４）と、加工誤差
発生位置を表示するレーザスキャナ（４）とに同じ物を
使用した例を示したが、測定用のレーザスキャナ（４）
と、表示用のレーザスキャナ（４）とに、それぞれ専用
の物を使用し、それぞれの目的に応じた波長からなるレ
ーザスポット（４ａ）を測定面（Ｂ）に照射するように
してもよい。

更に、測定面（Ｂ）への加工誤差表示方法の他の例とし
ては、測定面（Ｂ）上に予め感熱塗料や感光塗料を塗布
しておき、寸法測定後、加工誤差発生箇所にレーザスポ
ット（４ａ）を照射し、この部分の感熱塗料や感光塗料
を変色させることにより、加工誤差発生位置にマーキン
グを行うようにしてもよい。

尚、上記実施例は、被測定物がプレス型（Ａ）の場合に
ついて説明したが、本発明は、上記した以外の被測定物
にも対応できるのは無論である。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明は、測定面にレーザスキャナ
によってレーザスポットを照射し、それを、２台のＣＣ
Ｄカメラで撮像して測定面の寸法測定を行い、かつ、そ
の測定結果を、レーザスキャナによって測定面上に直接
表示することにより、被接触の状態で測定面の寸法測定
を行うことを可能としたものである。

従って、本発明に係る三次元測定装置を用いて、例えば
、機械加工を終えたプレス型の寸法測定を行えば、寸法
測定位置で、寸法測定と仕上げ加工とを交互に繰り返し
ながら行えるため、仕上げ加工時、プレス型を、寸法測
定位置と仕上げ加工位置との間で往復させる必要がなく
なり、作業能率を大幅に向上できる。

又、測定面上にレーザスポットを用いて測定結果を直接
表示できるため、仕上げ加工時、仕上げ加工を施す位置
に狂いが生じる心配もなくなり、非常に高精度な仕上げ
加工を行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る三次元測定装置の全体構成を示
す概略図、第２図は、ＣＣＤカメラにレーザスポットか
らの光か入射したときの状態を示す斜視図、第３図は、
画素中の最も輝度レベルの高い箇所を検出する方法を説
明するための斜視図、第４図は、加工誤差表示方法を示
す斜視図である。 （１）・・・三次元測定装置、 （２）・・・第１のＣＣＤカメラ、 （３）・・・第２のＣＣＤカメラ、 （４）・・・レーザスキャナ、 （４ａ）・・・レーザスポット、 （５）・・・画像処理装置、 （６）・・・コンピュータ、（Ａ）・・・プレス型、（
Ｂ）・・・測定面、　　　　（イ）・・・測定位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物の寸法測定を行いたい測定面を撮像する
   ２台以上のＣＣＤカメラと、２台以上のＣＣＤカメラに
   よる寸法測定時の測定点となるレーザスポットを、測定
   面上に順次照射し、かつ、寸法測定後の測定結果を測定
   面上に直接表示するための、１台または２台のレーザス
   キャナと、２台以上のＣＣＤカメラから得られた画像デ
   ータを基に、測定面の実際の寸法を算出する画像処理装
   置と、画像処理装置によって得られた測定面の寸法デー
   タと、被測定物設計時に作成された測定面の寸法データ
   とを比較し、測定面上のどの部分に加工誤差が生じてい
   るかを算出するコンピュータとからなることを特徴とす
   る三次元測定装置。