JPH083415B2

JPH083415B2 - 形状計測手順の教示方法

Info

Publication number: JPH083415B2
Application number: JP14795789A
Authority: JP
Inventors: 純一古田; 幸英上田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH0312512A

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
団法人自動車技術会発行の「自動車技術」VoL.39,No.1
1,1985.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（CAD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）の点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。

（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。

（作用）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離
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離れるのを防止し得
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（C
AM）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ュータ、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
CAD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
ミニコンピュータ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20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
線図を描く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およびミニコンピュー
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、位置表示装置31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リニアセンサ
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（I/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軸リニアエンコーダ37、Ｙ軸リニアエンコーダ
38およびＺ軸リニアエンコーダ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軸ロータリエンコーダ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、Ｚ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およびθ軸モータ47を作動させて、センサ
32もしくは33を、ミニコンピュータ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ュータ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
ニコンピュータ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、ミニコンピュータ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ュータ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,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１
に入力し、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CAD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、
成形面形状を点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点群で表す数値モデルを作成し、さ
らに、係構造CAD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点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、ダ
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）で点群でその成形
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、上記金型の各部形状の計測手順
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V/_n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
した一もしくは二以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、ミニコンピュータ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ュータ
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、ここでは一旦基準データファ
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からミニコンピュータ２へ転送し、その
ミニコンピュータ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ュータ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ュータ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_P0および追加アプローチ量A_P1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
上で二つの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
線分で結ぶ、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ｔ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10
4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Ｌ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ｔ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Ｌ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Ｌ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A₁から
最後の点A_mまでのｍ個の点からなる点列上の点A_nを比較
スタート点、点A_n+4を対象点とした場合に、点A_nと点A
_n+4との間の線分Ｗと、点A_n+1,点A_n+2および点A_n+3との
間の距離l₁,l₂およびl₃のいずれかが上記トレランス値
ｔ以上であるか、線分Ｗの長さが上記保障間隔Ｌ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
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は検討点間引き手順に
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Ｌ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入力した後は、ミニコン
ピュータ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プレーン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量A_P0と追加アプローチ量A_P1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A₁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A₁から基本ア
プローチ量A_P0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A_P0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,A₄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A₅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上へ上昇させ、その後
計測点A₅,A₆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
測開始指令を入力し、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
が計測動作中次々に出力する、計測点に対応する実際の
計測面の位置を機器制御部19によりミニコンピュータ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（図中一点鎖線で示す）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
結果の処理をデシタル的に行うため、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、計測データに基づく断面形状Ｄとともに、第16
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
タをミニコンピュータ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、ダイフェース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離
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離れるのを防止し得
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……ホストコンピュータ２……ミニコンピュータ、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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。