JPH0721238A - 三次元形状加工物の評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で正確な三次元形状加工物の評価
を行う。 【構成】 予め記憶されている形状データベース及び測
定データを取り込み（２−１，２−２）、この両者か
ら、測定データの近傍面を抽出するとともに、基準曲面
上の対応点を計算する。この処理は、測定データの近傍
面の全てについて行う（２−４〜２−９）。そして、求
まった近傍点の中から最も近い近傍点を抽出し、この点
と測定データとの距離を計算する（２−１０〜２−１
１）。このように、測定後の評価段階で面に垂直な距離
の計算を行うため、測定装置自体は従来のままで良く、
全体構成を簡単にしながら正確な評価を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元形状加工物の評
価装置、特にＣＡＤデータと実際に測定して得た測定デ
ータの比較により三次元形状加工物を評価するものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、表面が曲面上に形成された被
測定物の表面形状を測定する三次元測定機が知られてい
る。これら三次元測定機では、プローブを被測定物の表
面に当接して、複数の測定点の三次元座標を求める。

【０００３】そして、この三次元測定機による形状測定
は、設計寸法との比較により、加工物の形状を評価する
ために用いられる。このため、形状測定は、ＣＡＤデー
タや図面データを基準に行われる。また、測定結果から
被測定物の研削量等を求める場合には、ＣＡＤデータに
より決定される基準面と被測定物の面との距離（面直方
向の距離）が必要となる。

【０００４】そこで、例えば特公平１−２６８１７号公
報には、面直方向の距離を求める装置が示されている。
この例では、まずＣＡＤデータによって定められる曲面
から測定の基準となる点を決定すると共に、この基準と
なる点に対する面直ベクトルを求める。次に、被測定物
の表面位置（測定点の座標）をこの面直ベクトルを用い
て三次元測定機により面直方向に測定する。そして、求
められた測定点と基準となる点の距離を面直ベクトルを
用いて求める。このようにして、被測定物のＣＡＤデー
タによる曲面に対する面直方向の距離を求めることがで
きる。なお、この例では、求められた距離を等高線上に
カラー表示すると共に、この距離を利用してけがき加工
の制御を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置に
おいては、ＣＡＤデータから面直ベクトルを求め、プロ
ーブを面直方向に駆動して測定点の座標を求めなければ
ならない。このような面直方向の測定は、通常の三次元
測定機を利用して行うことができず、そのために特別の
制御機構が必要となる。従って、新規の設備投資が必要
であるという問題点があった。また、この測定を行う三
次元測定装置は、ＣＡＤデータに応じて動作しなければ
ならず、オンライン駆動制御が行える装置に限定される
という問題点があった。さらに、プローブを面直方向の
駆動を正確に行うことは難しく、正確な測定が行うこと
が困難であるという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決することを課
題としてなされたものであり、通常のオフラインの三次
元測定機で得た測定データを利用して面直方向の距離を
求めることができる三次元形状加工物の評価装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る三次元加工
物の評価装置は、図１に示すように、被測定物である三
次元加工物の形状測定データを複数の測定点の空間座標
値として記憶する測定データ記憶手段Ａと、三次元加工
物の基準面を規定するＣＡＤ形状データを記憶するＣＡ
Ｄ形状データ記憶手段Ｂと、上記基準面に対し垂直であ
って上記測定点を通る線と、基準面との交点を求める交
点算出手段Ｃと、求められた交点と上記測定点の距離を
求める距離算出手段Ｄとを有し、距離算出手段Ｄによっ
て求められた距離に基づいて三次元加工物を評価するこ
とを特徴とする。

【０００８】

【作用】交点算出手段Ｃが、測定データ記憶手段Ａから
の測定点の座標と、ＣＡＤ形状データから基準面に対し
垂直であって測定点を通る線と基準面の交点との交点を
求める。そして、距離算出手段Ｄにより交点と測定点の
距離を求める。このように、予め求められた測定データ
から面直計算を行うため、測定の際に測定装置を面直方
向に移動させる必要がない。従って、ＣＡＤシステムに
接続されていない通常のオフラインの三次元測定機を用
いたマニュアル測定やハードプログラム測定による測定
データを利用して処理が行える。そして、このようなデ
ータを利用して、ＣＡＤの形状データベースとの比較・
解析処理が行える。このため、三次元測定機への新規の
設備等が不要であり、既存設備の有効利用が可能であ
る。また、測定自体は、通常の三次元測定機の測定によ
って行えるため、正確な測定を行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図２は、本発明に係る三次元加工物の評
価装置のハード構成を示すブロック図であり、ＣＰＵ１
は、被測定物である三次元形状加工物の表面形状の測定
データと、設計時に決定された三次元加工物の基準面を
規定するＣＡＤ形状データとの比較・解析を行う。この
ＣＰＵ１には、外部記憶装置２が接続されており、この
外部記憶装置２は、ＣＡＤ形状データのデータベースを
格納しておく形状データベース格納領域２ａと、三次元
測定機により測定された測定データを格納するための測
定データ格納領域２ｂを有している。また、比較・解析
結果をカラー表示するためのグラフィックディスプレイ
装置３と、解析結果をデータとして出力ためのプリンタ
装置４が、ＣＰＵ１に接続されている。

【００１０】このような装置において、三次元形状加工
物の評価を行う場合には、まず三次元測定機により、三
次元形状加工物の表面形状を測定する。この三次元測定
機は、従来より周知の、オフライン形式の三次元測定機
で良く、これらを用いたマニュアル測定やパートプログ
ラム測定による測定データで良い。すなわち、被測定物
の表面の空間座標を測定できるものであればどのような
形式のものであっても良い。

【００１１】このような三次元測定機によって測定され
た測定データは、本装置に取り込まれ、外部記憶装置２
の測定データ格納領域２ｂに登録される。ここで、この
測定データの取り込みは、例えば所定の通信によって行
われる。一方、外部記憶装置２の形状データベース格納
領域２ａには、評価しようとする三次元形状加工物につ
いてのＣＡＤデータを登録しておく。そして、ＣＰＵ１
に登録してあるプログラムの制御の下に、外部記憶装置
２の形状データベース格納領域２ａから形状データベー
スを呼び出すとともに、測定データ格納領域２ｂから順
次測定データを呼び出して、これらデータから測定デー
タに対応する形状データベース上の対応点を算出する。
そして、求めた形状データベース上の点と、測定データ
との距離を計算し、この距離に対応した色でグラフィッ
クディスプレイ３上にカラー表示する。すなわち、形状
データベースから得られた基準となる形状の上に、距離
に対応した色を付加し、各点の基準面からの距離を認識
可能とする。また、測定データやデータベース上の点デ
ータ及び距離などをプリンタ４に出力する。

【００１２】図３に、本実施例の装置の動作のフローチ
ャートを示す。すなわち、ＣＰＵ１に登録してあるプロ
グラムの実行によるデータの比較・解析の動作について
図３に基づいて説明する。まず、外部記憶装置２の形状
データベース格納領域２ａから評価基準となるＣＡＤ形
状データベースを取り込む（２−１）。ここで、この形
状データベースは、三次元自由曲面が多数集ってできて
いる複合三次元自由曲面である。

【００１３】次に、外部記憶装置２の測定データ格納領
域２ｂから測定データを１つだけ取り込む（２−２）。
そして、測定データが終了したか否かを判定するため
に、測定データがあるか否かを判定する（２−３）。測
定データがなければ処理が終っているため、終了のため
の処理を行う。一方、測定データがある場合には、形状
データベースに含まれる三次元自由曲面形状のうちで、
測定データに近い曲面情報を複数抽出する（２−４）。
次に、後述する交点の算出を行うための近傍面が残って
いるか否かを判定する（２−５）。そして、近傍面があ
った場合には、抽出された近傍面のうちの１つの面情報
を取り込む（２−６）。

【００１４】そして、選択された測定データと、上述の
ようにして取り込まれた面情報を基に、その面（三次元
自由曲面形状）に対する垂線と、三次元自由曲面形状と
の交点を計算する（２−７）。すなわち、測定データか
ら三次元自由曲面に下した垂線と三次元自由曲面との交
点の関係について図４に示す。このように、測定データ
を通る直線のうち、曲面に垂直な線を選び、交点を求め
る。

【００１５】交点が求まったか否かを判定し（２−
８）、交点が求まった場合には、これを近傍点として専
用のメモリに登録する。（２−９）。そして、近傍点の
登録を終った場合及び（２−８）において近傍点が求ま
らなかった場合には（２−５）に戻り、全ての近傍面に
ついての交点演算が終了するまでこの処理を繰り返す。
そして、近傍面がなくなった場合には、求まった近傍点
の中から最近傍点を抽出する（２−１０）。そして、交
点と測定データとの距離を計算する（２−１１）。さら
に、予め設定してある距離と表示色の関係から、求めら
れた距離が該当する表示色を求める（２−１２）。ここ
で、表示色は、曲面データに対し外側と内側に分け、各
範囲毎に色を割り振る。すなわち、図５の例では、曲面
データ及び外側については、赤、黄、緑の順で所定範囲
毎に色を割り振り、内側については、青、紺の色を所定
距離毎に割り振っている。そこで、グラフィックディス
プレイ３の画面上においては、各測定データ毎に上述の
ようにして割り振られた表示色が表示される。そして、
この例では、曲面の表示上に、各測定点毎の色が表示さ
れる。

【００１６】このようにして、１つの測定データについ
ての距離が求められた場合には、グラフィック画面上に
表示した形状データベースの図の交点部位に、求めた色
でマークを表示し、測定データと形状データベースの解
析結果をビジュアライズ処理する（２−１３）。そし
て、（２−２）に戻り次の測定データを１つ取り込み、
同様の処理を行う。全ての測定データについてこのよう
な処理を終了した場合には（２−３）においてデータが
なくなるため、各種データをプリンタ４に出力する（２
−１４）。このようにして全ての処理を終了する。グラ
フィックディスプレイ３上での表示例を図６に示す。こ
のように、各測定点が距離に応じた色で表示される。

【００１７】測定データに近い面（近傍面）の抽出 （２−４） 次に、近傍面の抽出について、図７に基づいて説明す
る。まず、対象となる形状データベースのＸ・Ｙ・Ｚ座
標の最大値及び最小値を計算する（６−１）。そして、
求められたＸ・Ｙ・Ｚの最大値と最小値を基に、形状デ
ータベースを包含する三次元スクウェア情報を作成する
（６−２）。すなわち、図８に示すように、形状データ
ベースによって規定される三次元自由曲面を全て包含す
る空間を考え、これを所定の大きさの立方体に分割す
る。このスクウェアのピッチデータなどは、パラメータ
として予め設定しておく。次に、スクウェアに属する三
次元自由曲面を登録する処理を行うが、この処理の終了
を判定するために、スクウェアがあるか否かを判定する
（６−３）。スクウェアがある場合には、１つのスクウ
ェアに所属する三次元自由曲面を抽出し、専用のメモリ
に登録する（６−４）。そして、登録が終了した場合に
は、（６−３）に戻り、スクウェアがなくなるまでこの
処理が繰り返される。そして、各スクウェアに所属する
三次元自由曲面についての登録が全て終了した場合に
は、次に測定データが属するスクウェアを抽出する（６
−５）。すなわち、図９に示すように測定データが所属
するスクウェアを選択する。そして、その抽出されたス
クウェアに登録されている曲面を呼び出す（６−６）。
このようにして、測定点の近傍に存在する三次元曲面を
抽出することができる。なお、上述の（６−３）〜（６
−４）の各スクウェア毎の三次元自由曲面の登録は、一
度行えば、次の測定点についての処理の場合にはこれを
利用することができる。そこで、全ての測定点について
の処理の際に、最初に一度だけ行えば良い。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る三次
元形状加工物の評価装置によれば、ＣＡＤシステムに接
続されていない通常のオフラインの三次元測定機を用い
たマニュアル測定やハードプログラム測定による測定デ
ータを利用して処理が行える。そして、このようなデー
タを利用して、ＣＡＤの形状データベースとの比較・解
析処理が行える。このため、三次元測定機への新規の設
備等が不要であり、既存設備の有効利用が可能である。
また、測定自体は、通常の三次元測定機の測定によって
行えるため、正確な測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る三次元形状加工物の評価装置の全
体構成を説明するブロック図である。

【図２】実施例のハード構成を示す説明図である。

【図３】実施例の全体動作を説明するフローチャートで
ある。

【図４】交点算出の説明図である。

【図５】表示色決定の説明図である。

【図６】カラー表示についての説明図である。

【図７】近傍面算出の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】三次元スクウェアの説明図である。

【図９】測定データが存在するスクウェアを示す説明図
である。

【図１０】スクウェアに所属する三次元曲面を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ 外部記憶装置 ２ａ 形状データベース格納領域 ２ｂ 測定データ格納領域 ３ グラフィックディスプレイ ４ プリンタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物である三次元加工物の形状測定
   データを複数の測定点の空間座標値として記憶する測定
   データ記憶手段と、 三次元加工物の基準面を規定するＣＡＤ形状データを記
   憶するＣＡＤ形状データ記憶手段と、 上記基準面に対し垂直であって上記測定点を通る線と、
   基準面との交点を求める交点算出手段と、 求められた交点と、上記測定点の距離を求める距離算出
   手段と、 を有し、 距離算出手段によって求められた距離に基づいて三次元
   加工物を評価することを特徴とする三次元形状加工物の
   評価装置。