JPS618259A - ワ−クの偏差表示方法及び装置 - Google Patents

ワ−クの偏差表示方法及び装置

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JPS618259A
JPS618259A JP12637684A JP12637684A JPS618259A JP S618259 A JPS618259 A JP S618259A JP 12637684 A JP12637684 A JP 12637684A JP 12637684 A JP12637684 A JP 12637684A JP S618259 A JPS618259 A JP S618259A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/20Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring workpiece characteristics, e.g. contour, dimension, hardness

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

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】 技術分野 本発明はプレス加工におけるプレス型(ワーク)の曲面
仕上げ技術、詳しくは型の偏差の表示方法及び装置に関
する。
従来技術 □従来のプレス型製作における曲面仕上げはマスター(
原型)から複製したモデルをワークと合わせることで行
われていた。即ちワークに面するモデルの面上に紅ガラ
が塗布され、モデルとワークとを圧着することにより、
ワークの突出部分にのみ紅ガラが付着される。この紅ガ
ラ付着部分は赤当り部分と称され、モデルに対して研削
代がある部分と看做すことができる。熟練作業者はその
赤当り部分を研削工具を用いて少しづつ仕上げ、最終的
に研削代がない状態に追い込んでゆくことになる。
しかしながら、この従来の仕上げでは、赤当り部分は他
の部位に較べて相対的に突であることを表示するにすぎ
ず、その必要研削量が数値として表われているわけでは
ない。そのため、モデルの形状やワーク全体の赤当り状
態より、作業者の経験や熟練にたよった作業とならざる
を得ない。そのため精度の良い仕上げをするのが困難で
あった。
また、合せモデルとワークとの赤当り部分を作業者が目
視チェックし、研削工具による手仕上げを行い、順次に
ワーク形状を基準であるモデル形状に合せてゆく作業で
あるため、その作業完了までに多くの工数を要する。
かかる従来技術の欠点を解決するため本出願人はこの出
願の先願となる出願において、ワークの基準となる形状
をプレス加工によって製作すべき目的物、例えば自動車
の外観又はボディの設計よりコンピュータによって計算
し、計算されたデータとワークより実測したデータと比
較することにより両者の偏差を演算し、その偏差をディ
スプレイ又はワーク上に色表示し、その表面に従ってワ
ークの仕上げを行うようにした技術を提案している。こ
の技術によれば基準形状に対する偏差を具体的な数値と
して表わすことができる。従って作業者は熟練がなくて
も偏差を正確に知ることができ、迅速かつ確実な型仕上
げを実行することができる。
ところが先願技術ではプレス型の実測を行う場合、型を
のせる定盤上にゴミ等の異物があることによりプレス型
が傾斜したときの偏差測定が正しく行われ得ない問題が
ある。即ち、プレス型の傾斜により、測定データは基準
データとは異った座標系でのデータとなり、測定データ
と基準データとの差分処理を行っても正しい偏差を把握
することができないのである。即ち、表示された偏差が
被測定物である凸型が基準データに対して傾斜している
故に出て来たのであるか、それとも凹凸故に出来たもの
であるかが判断できず被測定物の全体形状評価が困難で
あった。
発明が解決しようとする問題点 本発明はかかる先願技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、被測定物が基準形状データの座標に対して傾斜
していても基準データと測定データとの偏差を正確に把
握することができる技術を提供することにある。
問題点解決のための手段 本発明になるワークの偏差表示方法は、仕上げるべきワ
ークの基準形状データを記4Bでおき、そのワークの形
状を実測すると共に、ワークの傾斜より基準形状データ
を修正し、修正された基準形状データと実測データとの
偏差を演算し、該偏差を表示することより成る。
本発明によるワークの偏差表示装置は第1図に示すよう
にワークの基準データを格納しておく記憶手段1と、ワ
ークの実測を行いその形状データを測定する手段2と、
ワークの外形を表示するディスプレイ装置3と、ディス
プレイ上にカーソルを表示する手段4と、カーソルを所
望方向に移動させるカーソル移動手段5と、カーソルが
指定するディスプレイ上の複数点におけるワークの傾斜
に基づく基準データの修正パラメータを設定する手段6
と、修正パラメータによって基準データを修正演算する
手段7と、修正された基準データと実測データとの偏差
を演算する手段8と、諸偏差に応じた表示をワークの曲
面上の位置に応じて表示する手段9とにより成る。
作用 本発明の方法によればワークの傾斜に応じて基準データ
の座標系を修正し、これによりワークと基準データとの
座標系を一致させることができる。
そのため正確な偏差測定を行うことができる。
本発明の装置によればディスプレイ上にカーソルを表示
させ対話的な方法によりディスプレイ画面上の複数の点
を指定し、ワークの傾斜に原因する座標修正量を入力し
、その値より基準データの各座標の修正パラメータを演
算している。そのため、ワークの傾斜に応じて基準デー
タ座標はワーク座標と合致するように修正される。従っ
てディスプレイ画面上にはワークの偏差が正確に表示さ
れる。
実施例 本発明のシステム構成の全体を示す第2図において、1
0は三次元測定機を全体として示すもので、ベース12
を有し、その上に測定すべきワークであるプレス型14
が設置される。キャリッジ16上にキャリヤ18があり
、アタッチメント19を介し、検知端が後述のように取
付けられる。
キャリッジ16は紙面垂直方向に、キャリヤ18はキャ
リッジ16上を図の左右方向に、アタッチメント19は
キャリヤ18に対して上下方向に夫々独立して動くこと
ができ、これによって型の三次元的な測定を行うことが
できる。
22は、データの入力制御、三次元測定機の作動制御、
更にはディスプレイ制御を行う主コンピユータであって
、セントラルプロセシングユニソ)(CPU)  24
、リードオンリメモリ(ROM)  26、ランダムア
クセスメモリ(RAM)  2 Bを備えている。
CPU 24は四線30を介しインタフェース32に結
線され、同インタフ14−ス32は三次元測定機10と
CPII 24との間の信号のやり取りの制御を行う。
CPII 24はキーボード等の入力装置34並びにカ
ラーディスプレイ36に結線される。CPII 24は
更に磁気ディスク装置などの外部記憶装置38に接続さ
れる。ROM 24内には後述のフローチャートを実現
するCPII 24の制御プログラムが格納されており
、同CI’ll 24はこの制御プログラムに従って入
力装置34よりのデータの入力、三次元測定機10によ
る型測定、カラーディスプレイ36による偏差の色表示
を行う。
三次元測定機10は制御用の副コンピユータ40を有し
ており、主コンピユータ10と前記インタフェース32
を介して結線される。副コンピユータ40も主コンピユ
ータ22と同様CPI+ 41、ROM 42及びRA
M 43より構成される。
次に本発明における型の偏差の等高線表示の原理を説明
する。第3図における三次元座標系において200を製
造すべき物品の原型となる形状(マスター)とする。こ
の曲面200上の各点pはその座標x、y、zをもって
、その点pの曲率は法線方向の単位ベクトル(面直ベク
トル)Nの各成分i、j、kをもって、夫々特定するこ
とができる。
この物品が自動車の部品とすれば、形状は自動車の外観
上又はボディの設計上から決るものである。
当節はこのような設計は電子計算機を利用して行われる
。いずれにしても、自動車の外観上又はボディ上の設計
に基づいて、ある部品をプレス成形する際にそのマスタ
ーとなるデータがあり、これはコンピュータ中に格納さ
れている。
第4図において、200はそのようなマスター形状であ
り、200′は実際のワークとする。さて基準形状20
0とワーク形状200′との比較であるが、その比較の
ためには両者の偏差を知る必要がある。
本発明では、基準形状200上の各点pl l pz 
r p3・・・p7に対して、面直方向にワーク形状2
00′との比較を行うという考え方を採用する。即ち、
三次元測定機」−に設けた検知端20を基準データ形状
200上の各点(例えばp+)につき面直ベクトルNに
沿って駆動し、接触点u1の座標(X′+3”+z′)
を知る。この点u 、の座標とマスター形状上の点p1
との座標とより偏差Δ1を計算する。
例えば、点p++IJ+の座標を二乗平均し、夫々の点
の原点に対する距離としてスカラー化し、その差を偏差
とすることができる。即ち、偏差Δ1,2.・・・□は Δ1,2.・・・ゎ−■乙V叩7−■1]1iπ・・・
(11で表されることになる。
このようにして基準データ形状200上の各点p++2
+・・・7につき面直方向における実際の形状200上
の相当点uI+2+・・・、に対する偏差が計算される
各点で計算された偏差は曲面の所定位置で、カラーディ
スプレイ36上にワーク外形線と共に表示される(第6
図)。作業者はディスプレイ化の色によって偏差を数値
的に判断することによって仕上げを適格に行うことがで
きる。
ところが、ワーク200ば三次元測定機のベース12上
にのせられて測定を受けるため、ゴミなどの異物が介在
することによりワークが傾くと正確な測定ができなくな
る。即ち、第4図のワーク曲面200′と基準形状曲面
200を取出して示す第5図において、例えばワークが
x、z平面においてθだけ傾斜しているとすると、本来
のワークの曲面は200′であるがワークの傾斜によっ
て200“の形状をとる。そのため、基準形状200と
の偏差にΔ1−Δ1′、Δ2−Δ2′、・・・Δ7−Δ
□′といった誤差が入ってくる。本発明ではワークの傾
斜に起因する誤差を解消するためディスプレイの画面を
作業者が見ながら、ワークの傾斜状態を判定し、キーボ
ードより対話的に基準面の座標を傾斜状態に見合って修
正している。即ち偏差はその大きさに応じて異なった色
で表示されるが、ワークが傾斜していると、画面上のカ
ラー分布からその傾斜傾向を把握することができる。そ
して、画面上の3点を指定してその修正量を適当に設定
することにより、傾斜に伴う基準データの座標修正パラ
メータを演算することができる。そのような修正の仕方
を第6図によって説明する。第6図で、50はワークの
外形線であり、偏差はその大きさによってカラー表示さ
れている。図中N2口。
X、■、U?lは夫々の色の点であり、この順に偏差が
小さくなってゆくものとする。この図では偏差の色表示
に小から大への規則的な傾向があり左下から右上方向に
ワークが傾斜していることによるものとみることができ
る。即ち、ディスプレイの画面はx、y平面に対応して
おり、このワークのx+ Y平面が基準データのx、y
平面に対してどの程度傾斜しているかは画面上の色によ
って判定することができる。逆にいえば、ディスプレイ
上の3点を ω1.ω2.ω3を指定して、その各点を
ディスプレイ画面に直交する2方向に各々どれだけ動か
せばワークの傾斜座標に対して基準データ座標を合致さ
せることができるか決定することができる。即ち、第7
図はそのような座標合せを模式的に示し、破線かもとの
座標であり、3点ω1゜ω1.ω、で夫々O,+1.+
2ずつ修正することにより実線で表わされる座標に変換
したところを示す。
このようにして2方向の3点の移動量が決まれば、これ
を基準データのx、y、z座標系における相当分の移動
量パラメータに変換することは容易に計算によって行わ
れ、このパラメータより基準データ座標を修正した上で
再び偏差の計算を行えば、今度はワークの傾斜による誤
差を修正した正確な偏差計算結果が得られる。
次に以上のような本発明原理を実現するソフトウェアを
フローチャートによって説明する。このフローチャート
を実現するプログラムはコンピュータ22 、40のR
OM 26 、42内に格納されている。
第8図は主コンピユータのメインルーチンを示すもので
ある。300のステップでこのルーチンが実行に入り、
302ではCPII 24の内部レジスタ、RAM 2
8などの初期化が行われ、次いでCPII 24はキー
ボード34からの二lマンドチェソクを行い、サブルー
チン化された各処理をキーボード34からのコマンドに
応じて行うことになる。
最初の処理はプレス型の測定であり、測定すべきワーク
14は三次元測定機lOのベース12上にのせられてい
る。ワークの測定は第3,4図について説明したように
、基準データの各点p(x+y、z)4こついてその点
の面直方向Nから行われる。各点pについて座標値(x
 、y * z)及び面直ベクトルの成分(i、j、k
)はデータベースコンピュータより予め記憶装置38の
記憶領域38aに格納されているものとする。キーボー
ド34よりプレス型測定コマンドがあることをCPUが
検知すると、第8図の304のステップの測定はYes
となり、プログラムは600に進み、第9図に示すプレ
ス型測定ルーチンを呼びだす。このルーチンが開始する
と、601でCPU 24は三次元測定機10が測定可
能かどうかインタフェース32の内容によって判定する
。即ち、三次元測定機用副コンピユータ40からはイン
タフェース32の1ビットに測定可能か否かを表わす“
1″か0″のフラグfを書き込んでいる。CPIJ 2
4がそのフラグfを見ることによって601の判定をす
ることができる。三次元測定[10より測定可能のフラ
グが出るまで待機し、Yesとなれば602に進む。6
02では、外部記憶装置38の記憶領域38aに書き込
まれている基準データ上のある一点(例えば第7図のp
+)における座標値(x 、 y 、、z)及び面直ベ
クトルNの成分値(i、j、k)の取込みが行われる。
次の604では測定動作点の計算が行われる。即ち、三
次元測定機の検知端20は点q1よリマスター形状の選
定点p1における面直ヘクトルN上の点q2まで一旦下
降され、それから面直ベクトル方向にマスター形状20
0より内側の点q3を目指して駆動され、プレス型20
0と接触後(点u+ ) 、q4まで上昇することで被
測定物であるプレス型上の一点p1の測定を完了する。
このような一連の検知端20の各動作点QI  Qg 
 Q+  44の計算が604のステップで行われるこ
とになる。
606では、604で計算された動作点のデータがイン
タフェース32に送られる。三次元測定機は第12図に
示すプログラムを持っており、測定動作意の書き込みが
完了するまでループを行っており、読み込みが可能にな
ると904のステップに進みそのデータをRAM 43
に転送する。906のステップに進み、その読取られた
データ即ち動作点11+−Qg  Qs  Q4に従っ
て検知端20の駆動を開始する。
検知端20がワーク接触すると(即ち11 、点に来る
と)908でYesとなり、910でそのときの座標x
 l 、 y J 、 z lのデータがインタフェー
ス32に書き込まれる。同時にワークに接触したことを
表示するフラグf′がインタフェース32に書き込まれ
る。検知端20が最終点(q4)まで来ると907の判
定がYesとなり、基準データの次の点の測定の許可指
令が912で出される。一方主コンピュータはこのフラ
グf′の有無を常に見ながら、608のステップでルー
プを行う。ワークに接触するとそのフラグが切替るため
、608の判定はYesに切替り、610のステップに
進む。610でそのときのプレス型の座標131  (
X’ + 3” + z’)がデータとしてインタフェ
ース32より読取られる。
612のステップでCPII 24は読取られたデータ
を外部記憶装置38の第2記憶領域38bに格納する。
614のステップではマスター形状(第7図の200)
の全ての点1’ I + 2+・・・n(x、y、z)
について上述の手順によるプレス型上への検知端20の
接触点”l+!+・・・n  (X’ +y’ +”)
の測定が完了したかどうか判定され、Yesであれば6
16でこのルーチンが終了する。
第8図のメインルーチンにおいて、偏差表示コマンドが
キーボード34から入力されると、306の判定がYe
sとなり、第10図に示すサブルーチンが700のステ
ップより実行が開始され、CPU 24は外部記憶装置
38の記憶領域38aに格納されているワーク基準デー
タにおけるワークの外形線データがRAM 2Bに取り
込まれる(ステップ701)。次の702のステップで
は、この取込まれた外形線データがディスプレイ36の
画面上の表示座標に対応したビデオRAMアドレスに転
送され、その結果第6図に示すようにワーク外形線5o
が表示される0次の704のステップでは、CPII 
24は、マスター形状200の一点(例えば第4図p+
)と、その面直ベクトルN1の方向の対応したワーク形
状200′の一点(例えば第4図111)との座標デー
タとが取り込まれる。次の705のステップでは基デー
タの座標x、y、zを、ワークの傾斜修正パラメータδ
8 、δ9.δ2によって修正する。この修正パラメー
タδ8 、δ2.δ2は後述のように作業者がディスプ
レイ上のカラー偏差表示を見ながら対話的に入力した3
点の2値修正によって計算されるものであり、測定の当
初はイニシャライズ(第9図の302のステップ)によ
ってδ8 。
δ7.δ2=0に設定されていることに注意すべきであ
る。
第10図において、次の706のステップでは点p1と
ulとの座標値の差分が二乗平均値の差Δ1としてスカ
ラー化される((1)式)。次の708では、この差分
の大小に応じて偏差の大小を表わす色データに変換され
る。例えば偏差の大小に応じて赤口→黄ロー緑〆→青■
→白2等の色分けを行うのである。710のステップで
はその色データがRAM28の色データ領域にセットさ
れる。RAM 2Bの当該領域は、ディスプレイ画面の
表示座標の色に対応し、RAM 2Bに所定値がセット
されることで、その色が第6図のように表示されること
になる。720ではマスターデータの全点p++z、・
・・□について偏差計算と色表示が繰り返され全点完了
と判定されればこのルーチンは終了となる。
第6図は偏差カラー表示が基準データの全点について完
了した状態におけるディスプレイ画面を模式的に示す。
N、■、凶、■、2ば偏差の大きさに夫々対応した別の
色であり、例えば2.5鶴、2寵、1.5酊、] ++
n、0.5鰭である。本来なら色毎の大きさの誤差がワ
ークとマスターとの間にあることを表示しているが、第
5図で説明したように、ワークが定盤上で傾斜している
と、傾斜分も含めて偏差が計算されて出てくるからその
傾斜の分を計算から差し引く必要がある。ところで、ワ
ークがマスターに対して凹凸があることから生ずる本来
の偏差はワーク面上にランダムな箇所で生ずるものであ
り、一方傾斜分は規則的に生ずることから、夫々の原因
によって生じた偏差は分別できるものである。第6図の
模式的な表示を見ると、偏差の大きさは画面上で規則的
に大きい値から小さい値に順次変化しており、ワークは
画面上左下より右上に向って傾斜していることが推定さ
れる。
そして、画面上の色は偏差の大きさに対応していること
から、画面上の3つの点ω1.ω2.ω、を指定して、
その各点での高さくこの場合は2方向の高さ)をどれだ
け修正すれば傾斜したワークに基準データ座標を合せる
ことができるか判断することができる。
第8図の308のステップで、キーボード34より、座
標修正コマンドが入ると、Yesに分岐し、第11図に
示す、対話手法による基準データ座標を傾斜したワーク
座標と合致させるための処理ルーチンが呼び出される。
800はこのルーチンの開始を示し、802はCPI+
はディスプレイ画面上にカーソルを表示する。次の80
4ではキーボード34−トのカーソル移動キーが押され
ているか否か判断する。Yesであれば806に分岐し
、カーソルを移動する。カーソル移動は第6図で述べた
ディスプレイ画面上で操作者が選定したZ値の修正点ω
1゜ω2.ω、の一つのところにカーソルが来るまで行
われる。804でカーソル移動キーが押されていないと
きは80Hに進み、そのときのカーソル点が2値の修正
点の一つか否か判定する。Yesであれば810に進み
画面上にX印が表示される(第6図参照)。812では
z値の修正点である3点ω3.ω2゜ω3が表示された
か否かを判定する。Noであれば以上の処理を繰り返す
812のステップでYesと判定すれば814のステッ
プでは選定された3点について修正量zI+ 22+2
、が入力されているか否か判定される。Noであれば8
16に行き、キーボード34からそのデータ(即ち、第
6図の例では、0■*、+1w、+2fl)が入力され
る。818のステップでは、入力したzl+22.zf
fのデータより基準形状データにおけるx、y、z+P
F標の修正パラメータδ8 。
δ2.δ2の演1γが行われる。即ち、ディスプレイ画
面上の各点は、基準データの座標におけるX。
y平面(第6図参照)に対応している。x、y平面上の
3つの点ω1.ω2.ω3をその面と直交する2方向に
21 + 22 + 22動かすことにより座標系を傾
斜させたときその座標系のx+ Y + 2各成分が夫
々どれだけずれるかそのずれ量δ8 、δ9.δ2が計
算される。
このようにして修正パラメータが演算された後、偏差表
−示コマントをキーボード34より入力すると、再び第
10図のサブルーチンコールが行われ、700のス°テ
ップより偏差表示が開始される。705のステップでδ
8 、δ9.δ2は第11図のルーチンによって、ワー
クの傾斜に応じて、入力した修正値XI + zi +
 Z3より計算された値となっている。
従って、基準データの座標x+ 3’ + zは傾斜し
たワークの座標と合致している。従って、706で計算
される差分結果に今度はワークの傾斜の影響が含まれな
い。従って、710のステップでディスプレイ両面、I
:!こワーク測定データと基準形状データとの差、すな
わちワーク凹凸のみに原因する偏差が正確に表示される
それから作業者はその表示された偏差に応じてワークの
研削仕−ヒげを行い、この仕上作業は偏差がなくなるま
で維持される。
発明の効果 本発明によればワークの傾斜に応じて基準データ座標を
修正していることから、ワークの凹凸を正確に検知する
ことができる。従来はワークが傾斜している場合は再測
定を行っていたが、本発明により再測定が不用となり、
迅速かつ確実な形状評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す図、 第2図は制御コンピュータのブロック図、第3図は基準
データの構成を説明する図、第4図はプレス型の測定を
説明する図、第5図はワークが傾斜している場合の測定
データの誤差の生ずる原因を説明する図、 第6図はディスプレイ画面上での偏差の色表示を示す図
、 第7図はワークの傾斜による座標修正の仕方を説明する
図、 第8図から第12図は本発明のソフトウェアを示すフロ
ーチャート図、 10・・・三次元測定機、14・・・プレス型、20・
・・検知端、    22・・・主コンピユータ、32
・・・インタフェース、 3日・・・外部記憶装置、 40・・・副コンピユータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、仕上げるべきワークの基準形状データを記憶してお
    き、そのワークの形状を実測すると共に、ワークの傾斜
    より基準形状データを修正し、修正された基準形状デー
    タと実測データとの偏差を演算し、該偏差を表示するこ
    とにより成るワークの偏差表示方法。 2、以下の諸要素より成るワークの偏差表示装置 イ、ワークの基準データを格納しておく記憶手段、 ロ、ワークの実測を行いその形状データを測定する手段
    、 ハ、ワークの外形を表示するディスプレイ装置、 ニ、ディスプレイ上にカーソルを表示する手段、 ホ、カーソルを所望方向に移動させるカーソル移動手段
    、 ヘ、カーソルが指定するディスプレイ上の複数点におけ
    るワークの傾斜に基づく基準デ ータの修正パラメータを設定する手段、 ト、修正パラメータによって基準データを修正演算する
    手段、 チ、修正された基準データと実測データとの偏差を演算
    する手段、 リ、諸偏差に応じた表示をワークの曲面上の位置に応じ
    て表示する手段。
JP12637684A 1984-06-21 1984-06-21 ワ−クの偏差表示方法及び装置 Granted JPS618259A (ja)

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Cited By (3)

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