JPS63206608A - 測定対象物の形状図形デ−タ生成方法 - Google Patents

測定対象物の形状図形デ−タ生成方法

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JPS63206608A
JPS63206608A JP62040566A JP4056687A JPS63206608A JP S63206608 A JPS63206608 A JP S63206608A JP 62040566 A JP62040566 A JP 62040566A JP 4056687 A JP4056687 A JP 4056687A JP S63206608 A JPS63206608 A JP S63206608A
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岩野 秀夫
Soichi Kadowaki
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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〕 本発明は、設計データに基づいて図形データを生成する
とともに測定情報を生成しつつ測定手順を教示する測定
手順教示手段を備えた三次元測定機の図形データ生成方
法に関する。
〔背景技術とその問題点〕
従来の三次元測定機の1つの形態は、測定子と測定対象
物とを三次元軸方向に相対移動させつつその相対移動量
を検出する本体と、内蔵する測定手順プログラムによっ
て所定の手順に従ってその両者を相対移動するために本
体を駆動制御するとともに前記相対移動量等から測定対
象物の形状寸法を求めるための制御装置とから構成され
、測定プログラムは基準測定対象物を用いて希望する実
際の測定手順を行いつつ取り込んだデータから作成する
いわゆるプレイバック方式によって作成されていた。従
って、精巧な基準測定対象物の製作が必須きなりかつそ
の製作後でなければ測定手順プログラムを作成できない
ので極めて時間的、経済的損失の大きい欠点を有してい
た。
ここに、本出願人はその欠点除去のために基準測定対象
物を製作しなくとも測定手順プログラムを作成すること
ができるような測定手順教示手段を備えた三次元測定機
を先に提案した。
しかしながら、測定手順教示手段の上記欠点を解消する
形状図形データ生成方法すなわち基準測定対象物を製作
しなくとも測定対象物の三次元的形状を生成する方法に
よっては作業が複雑となりまた高度の熟練と長期間を必
要とし必ずしも所期の効果を発揮することが難しいとい
う問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、多様な測定対象物の形状相当の形状図形デー
タを迅速かつ正確に生成することができる図形データ生
成方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
測定手順教示手段の実効を期するには測定対象物形状相
当の形状図形データの生成が最重要事項であるとの認識
に基づいて創成したものである。
すなわち、第1の発明は、設計データに基づいて形状図
形データを生成するとともに測定情報を生成しつつ測定
手順を教示する測定手順教示手段を備えた三次元測定機
の形状図形データ生成方法であって、 基本線を平行移動または回転による掃引を施して測定面
形状を生成し、次いで複数の測定面形状図形を組み合わ
せて立体図形を構築し測定対象物の形状相当の形状図形
データを生成する構成とし前記目的を達成するのである
また、第2の発明は設計データに基づいて形状図形デー
タを生成するとともに測定情報を生成しつつ測定手順を
教示する測定手順教示手段を備えた三次元測定機の形状
図形データ生成方法であって、 寸法がパラメータとされた基本図形を生成し、次いで登
録された基本図形のパラメータの一部または全部に所定
寸法値を指定して測定面形状図形を生成し、その後複数
の測定面形状を組み合わせて測定対象物の形状相当の形
状図形データを生成する構成とし前記目的を達成するの
である。
従って、第1の発明によれば、例えば直線や曲線からな
る基本線を平行移動または回転するいわゆる掃引を施し
て多様な測定面形状を生成し、次いで生成された複数の
測定面形状図形を組み合わせて立体図形を構築すること
によて未製作の測定対象物の形状と同一の形状図形デー
タを生成することができる。また、第2の発明によれば
、代表的基本図形を生成かつ登録しておき、その基本図
形のパラメータである寸法を所望値に指定すれば基本図
形とM似する形状あるいは拡大縮小した形状の各種測定
面形状図形を生成することができ、かつ、このように生
成された複数の測定面形状を組み合わせて立体図形を構
築することによって未製作の測定対象物の形状と同一の
形状図形データを生成することができる。
〔実施例〕
本発明に係る測定対象物の形状図形データ生成方法をこ
れを実施するための三次元測定機とともに図面を参照し
て詳細に説明する。
本実施例では第3図、第4図に示したように本体31と
制御装置i!51と測定手順教示手段10とから三次元
測定機30が構成され、また測定手順教示手段10に設
計データを入力する手段としての補助手段60が設けら
れている。
まず、本体31は、基台32と、基台32の両側に立設
された支柱34.34と、支柱34,34間に渡架され
た梁部材35と、この梁部材35を図でX方向に摺動自
在に装着されたXスライダ36と、このXスライダ36
に一体的に取り付けられたZ案内ボックス37と、Z案
内ボックス37に図でZ方向に摺動案内されたスピンド
ル3日と、基台1上を図でX方向に往復移動可能に設け
られた載物台42と、載物台42の下方に収容された主
にY方向駆動手段やY方向変位検出器等の防塵を行うた
めの側板33,33、蛇腹46と、スピンドル38の下
端側に取り付けられる測定子45を有するタッチ信号プ
ローブ44とから形成されていた。なお、43は複数種
のタッチ信号プ0−7’44,44,44.・・・を保
持するためのプローブ支持枠であり、この例示では図示
省略したプローブ自動着脱装置によってスピンドル38
にタッチ信号プローブ44が自動交換されるものとされ
ている。
また、制御装置51は模式的に表現した制御ユニット5
2と各種設定、指令等を行うためのコンソール(図示省
略)と、測定結果を出力するタイプライタ、CRT等か
ら形成された出方装置54とから形成され、制御ユニッ
ト52には測定子45と載物台42に取り付けられた測
定対象物1との関係すなわち、両者45,1との関与位
置や点数、両者45,1の相対移動変位量から形状、寸
法の測定値を求める所定の測定手順プログラムが格納さ
れていた。
従って、載物台42に測定対象物1を取り付けるととも
に制御装置51の制御ユニット52に当該測定対象物1
に対応する測定手順プログラムをセットした後自動運転
を開始すると、載物台42、Xスライダ36、スピンド
ル38が所定の手順で駆動され、測定子45と測定対象
物1は三次元(X、Y、Z)方向に相対移動されつつ所
定の測定面において両者45.1が順次関与(この例示
ではタッチ信号プローブ44ゆえ、両者45.1が当接
されること)とする。ここに、制御装W51では、両者
45.1が関与したときにプローブ44から発生される
タッチ信号に基づいて両者45.1の相対移動量を特定
するとともに測定手順プログラムに従って測定対象物1
の形状、寸法等の測定値を高精度で求めることができる
よう構成されている。
なお、例えば、載物台42が固定の場合、測定子45が
光学式非接触方式の場合等本体31の形式が異なった場
合にも機能的には同様に構成される。
さて、測定手順教示手段10は基準測定対象物を利用し
て見本測定を行わなくとも制御装置51で測定手順プロ
グラムを作成することのできるようなデータすなわち測
定情報を生成しかつ出力するもので、大別して入力装置
11と三次元測定支援装置21とから形成されている。
そして、三次元測定支援装置21は、この実施例では中
央処理システムとして有機的、一体的に形成されたCA
Dパート22および測定バート24と、各種データベー
ス26,27.28と、制御装置51と接続されたポス
トプロセッサ29とから構成されている。
ここに、本第1発明および第2発明を実施するためのC
ADバート22は、設計データを変換して測定対象物1
の形状相当の形状図形データを生成するための図形処理
機能を有する。すなわち、従来の如く基準測定対象物を
製作しなくとも当該測定対象物の形状と等しい形状図形
を生成しようとするもので、後記の測定パート24と独
立的に機能することができる。つまり測定データベース
を作成するものである。具体的には、立体形状図形生成
機能、面形状図形生成機能、パラメトリック図形生成機
能を含み図形処理機能が形成されている。また、公差属
性機能等が付設されている。
さて、面形状生成機能は、直線、直線と曲線との組合せ
あるいは曲線からなる基本線80を第1図(A)に示し
た如く平行移動させあるいは同(B)の如く回転させる
ことによって掃引し、基本的な測定面に相当する面形状
図形を生成するものである。従って、第1図に示す形状
図形の他、第6図(A)〜(D)に例示したような二次
元、三次元的な多様な面形状図形を生成することができ
る。なお、図示省略したが面形状図形生成機能には点や
線を結んで面形状図形を生成する連結方式の機能をもが
備えられ、生成すべき図形によって上記掃引方法と選択
的または組み合わせて使用することができる。また、立
体形状図形生成!!能は、面形状図形を適宜選択組み合
わせて、例えば、第7図に示されたように直方体形状2
と円筒形状3との組み合わせの如く、直径りの貫通穴が
設けられた測定対象物形状相当の立体形状図形を構築生
成することができる。ここに、第1発明の形状図形生成
方法が実施できる。
また、第2発明の形状図形生成方法を実施するために、
この実施例では、実際の測定対象物1の一部分または全
体の形状には類似形ないし拡大、縮小形の多いことに着
目し迅速処理の実効を期して上記パラメトリック図形生
成機能が設けられ、この機能は寸法がパラメータとされ
た基本図形(パラメトリック図形)を登録しておき、そ
のパラメータ変更設定を行い類似形を生成することがで
きる。例えば、第2図(A)に示した直方体2は矩形平
面(’aXbXc)5を基本図形とし、これにパラメー
タCを指定することによって生成され、同(B)は輪ま
たは円板6を基本図形としパラメータZを指定すること
によって円柱体または円筒外周面を生成する例である。
またこの機能は同(C)に示したように複数の基本図形
を組み合わせたものについても適用ある。さらに、基本
図形の多くは前記面形状図形生成機能で生成される。
また、公差属性機能は、前記各機能では幾何学的な図形
を完成することができるが、これのみによっては実際の
測定対象物1の形状と合一しない場合があり得ることを
考慮して、測定対象物1の寸法・角度公差あるいはJI
Sで定められた幾何公差等を容易かつ有機的に付加でき
るようして実際的、図形を生成しようとするものである
。従って、公差相当の寸法が異なる図形の全てを都度に
生成する必要が省ける。なお、公差情報の検索もできる
一方、測定パート24は、CADパート22と独立的に
作動可能であるとともに密接な連関をもちCADパート
22で生成された測定対象物形状相当の形状図形や公差
情報を参照しつつ、詳細後記の入力装置11から設定さ
れた測定評価目的、測定位置、測定点数等々の測定条件
に基づいて測定子45と測定対象物1との相対移動系路
等を含む測定情報を生成する。つまり、ポストプロセッ
サ29を介し制御装置5Iに出力すれば制御装置51で
は従来のプレイバック方式等により基準測定対象物を利
用して作成したと同様な測定手順プログラムを作成でき
るに十分な測定情報を生成することができる。
とりわけ、この実施例の測定パート24には測定子動作
シュミレーション機能、自動干渉チェック機能、情報編
集機能、測定点数自動配置機能および測定マクロ機能が
設けられている。測定子動作シュミレーション機能は入
力装置&11の一部であるディスプレイ12に前記移動
系路等を表現出力できるとともにキーボード13等の操
作によりその移動系路を修正等することもできる。自動
干渉チェック機能は以下の目的で設けられている。
一般的に測定点数が1000点に近い多数であること、
測定対象物1の形状は複雑多岐であること、測定子45
を含むタッチ信号プローブ44の形状も交換変更される
こと等を勘案するといかに慎重に最短移動系路を決定し
ても測定の実際にあっては測定子45と測定対象物1と
が衝突、接触等干渉する場合がある。干渉が生じたので
は測定子等を破損するばかりか測定を中断しなければな
らない。
このことは測定能率を向上させるには測定子45と測定
対象物1との相対移動速度ないし時間を最短とすぺしと
する周知事項を遵守するときに比較的生じ易い問題であ
る。ここに、本実施例では、前記CADパート22で生
成された測定対象物1の形状相当の立体図形(形状図形
)および測定子等形状をそれぞれ一層単純な形状図形に
置換し、この単純形状図形同志により両者45,1の干
渉の有無を評価できるよう自動干渉チェック機能が形成
されている。これを第8図、第9図を参照して詳述する
と、第8図(A)が測定子45およびスピンドル38の
実際形状、同(B)が測定対象物1の実際形状とされる
と、第9図に示した如く単純形状8.9と置換し両者4
5.1等の干渉をチェックできる。つまり、第8図に示
された実際形状で凹凸等があり、これに習って干渉チェ
ックをしたのでは時間労力が膨大となってしまう。そこ
で、例えば、第9図の如く測定子45の形状をその軸線
8で置換し、測定対象物Iの形状を基準三次元(X、Y
、Z)座標軸に平行な面がら形成された直方体9で置換
してチェックできるようにすれば安全確実な評価を迅速
に行うことができるわけである。なお、置換すべき形状
は測定対象物等の形態により任意に選択できる。また、
測定点数自動配置機能は複数の測定点があるときに所定
の精度で測定できる最適な位置で両者45.1が関与で
きるよう自動的に配置しようとするものである。例えば
、穴の直径およびその軸心を求めるときに三点法による
3つの測定点数を指示すれば穴の内側に120度間隔で
自動配置される。情報wI集機能は、箇所にあるいはグ
ループとして生成された測定情報を測定の実際に応じ、
多くは時系列的に編集する機能である。さらに、測定マ
クロ機能は同一、類似等形状の測定手順をマクロとして
登録しておきそれを繰り返し利用することによって測定
情報の迅速作成を達成するものである。
ジョン・ルールとして登録利用することにも利用できる
なお、CADデータベース26、マクロデータベース2
7、測定データベース28は全体として処理の簡単化、
迅速化ならびに記憶要素として機能させるためのもので
ある。
一方、入力装置11は、CADパート22、測定パート
24を一体的とした中央処理システムと会話方式によっ
てそれらパー)22.24を所定動作させるための諸元
諸量を選択、指令、設定ならびに確認するためのもので
あり、第4図、第5図に示したようにキーボード13、
入力板16、入力ペン17等から構成される。従って、
測定評価目的、測定位置、測定点数等を設定等すること
ができる。入力板16と入力ペン17による設定等の機
能は第5図に示す如くである。また、ディスプレィ12
に表示された図形を直接ヒツトしたりするこ七ができる
また、補助手段60は、一般的な設計工程、加工工程に
関する処理を行うCADシステム61、データベース6
2および補助ファイル63からなり、本実施例において
は数字、記号で表現されたような具体的図形でない設計
データを直接的に三次元測定支援装置21に入力できる
よう設けられたものである。測定工程に関する処理を含
まない一般的市販品につき詳細説明は省略する。
次にこの実施例の作用について説明する。
なお、便宜的に時間要素は省略し構成要素に関連して説
明するものとする。
(設定等) 測定手順教示手段10の入力装置tllによって行う。
キーボード13、入力板16と入力ペン17を操作し、
またときにディスプレイ12も利用する。
(1)測定開始条件の設定 新規に測定情報を作成するときには測定データベース2
日から当該データを、また追加、挿入等の場合には編集
の対象である既存のデータを呼び出し宣言することによ
りオペレーション開始条件が成立する。
(2)基本条件の設定 測定作業に必要な形式等測定機や測定子に係る情報、座
標系の情報、公差等級の情報等の基本条件を選択、設定
する。
(3)測定評価目的の設定 測定対象物の測定面を指定するとともに評価目的を設定
する。代表的な測定評価目的を挙げれば下記の通りであ
る。
(a)位置、位置差 (b)距離(投影距離、空間距離) (C)角度(実角度、投影角度、空間角度)同面有量照
合(径、円錐テーパー角度)(e)幾何偏差照合(真直
度、平面度等k)(f)姿勢偏差照合(平行度、直角度
等々)(6)振れ偏差照合(円周振れ) (4)測定方法の設定 上記で設定された測定評価情報を測定子45と測定対象
物1とを相対移動させる移動系路を決定するために、さ
らに以下のような具体的事項を設定、指令等する。
(a)測定点数の設定 (b)測定範囲の指定 これは、加工により生じまたは生じる虞れのある測定対
象物の゛だれ″、“′かえり″、″′中高°”あるいは
“中口″等領域に対する処置策として有効である。
(C)測定位置の決定および指示 (6)測定子の誘導条件の指示 (e)干渉チェック機能を選択、指定 (5)測定情報の編集 (形状図形の作成) 入力装置11の操作により、CADシステム61を含む
補助手段60からの設計データ(図形イメージ)を入力
とし図形処理機能(面形状図形生成機能、立体形状図形
生成機能、パラメトリック図形生成機能、公差属性機能
)でそれを変換しつつ測定データベースである測定面す
なわち測定対象物1の形状相当の三次元的形状図形をC
ADバート22によって作成する。
すなわち、登録された直線、曲線あるいは直線と曲線と
の組み合わせからなる基本線80を第1図(A)に示し
たように平行移動させあるいは同(B)に示したように
回転させることによって掃引し基本的な測定面に相当す
るところの第1図に示す形状図形の他、第6図(A)〜
(D)に例示したような各種の測定面形状図形を面形状
図形生成機能で生成する。次いで、立体形状図形生成機
能によって複数の測定面形状を適宜選択しつつ組み合わ
せ、例えば第7図に示したように直方体形状2と円筒形
状3との組み合わせの如く直径りの貫通穴が設けられた
測定対象物形状相当の立方形状図形を構築生成する。こ
のように第1発明で番よ、単純な基本線80を掃引して
部分的要素である測定面形状図形を簡単に生成しこれら
測定面形状図形の組み合わせによって正確な測定対象物
の形状相当の形状図形データを迅速に構築することがで
きる。
さらに、測定対象物1の一部分(測定面)または全体の
形状が類似形状あるいは拡大、縮小形を多く含む場合に
はパラメトリック図形生成機能を利用して能率のよい測
定面形状図形ないし立体形状図形を生成する。これは第
2図に示したように登録された基本図形(パラメトリッ
ク図形)のパラメータである寸法を設定することにより
、例えば第2図(A)に示した矩形平面(aXbXc)
5のパラメータCを設定し直方体2を生成する。
同様に同(B)に示したように輪または円板6とされた
基本図形のパラメータZを設定して円柱体(または円筒
外周面)を生成する。また同(C)に示したように複数
の基本図形を組み合わせて一層複雑な具体的立体図形を
生成することができる。
(測定情報の作成) 測定情報は、入力装置11の前記測定条件に基づきかつ
各データベース26,27.28のデータを適宜利用し
ながら測定パート24によって作成する。
測定パート24では、CADバート22と有機的に作用
しつつ設定された前記基本条件、測定評価目的、測定点
数、測定範囲等に基づいて与えられた測定点数を満足す
るように測定範囲内に測定位置を自動決定するとともに
測定子45と測定対象物1(相当形状図形)との移動系
路(プローブ・パス)の決定を行う。これは、前記測定
子45の誘導条件の指示により“イニシャル平面”°、
“リトラクト平面′”等の中間経由平面を利用して効率
的に行われる。また、異なる測定評価でも部分的移動系
路を共有し作業能率を上げながら実行できる。この際、
移動糸路決定に対しては、アニメーション機能を有する
プローブ動作シュミレーション機能を利用することが有
効である。グラフィック・ディスプレイエ2を利用して
目視確認もできる。
また、自動干渉チェック機能により測定子45と測定対
象物1の干渉の有無がチェックされるので実用的信転性
の高い移動系路が確立できる。なお、自動干渉チェック
機能には全体としであるいは段階的なチェックもするこ
とができ、さらに目視確認、自動計算等によっても静的
および動的なチェックができるよう形成されているので
要部を重点的に能率よくチェックできる。
このようにして、測定手順教示手段10は前記編集操作
により測定情報データの時系列管理を利用して、変更、
削除、挿入等を行い実用的測定情報を編集し、その後C
ADデータベース26で当該三次元測定機処理系の命令
に変換しつつポストプロセッサ29を介し出力すれば、
これを受けた制御ユニット52に測定手順プログラムを
格納することすなわち測定手順を教示することができる
かくして、三次元測定機30は、基準測定対象物ないし
実際の測定対象物を製作し利用しないで作成された測定
手順教示手段10から教示された測定手順に基づいて迅
速で正確な測定対象物1の測造7、検査を行うことがで
きる。
従って、この実施例によれば、CADパート22におい
て各種の測定面形状図形が基本線80の掃引またはパラ
メータ指定によって生成することができかつこのように
生成された測定面形状図形を組み合わせによって立体図
形を形成すればそのまま測定対象物の形状と等しい形状
図形データを容易かつ迅速に生成することができるので
測定対象物を利用しなくとも測定手順プログラムのため
の測定情報を教示するという測定手段教示手段10の実
効を飛躍的に高められる。
また、CADパート22は、測定パート24と独立形式
に形成され、また測定手順教示手段IOは制御装置5工
と分離して作動させることができるから実際の測定作業
中においても基本線の掃引または基本図形のパラメータ
指定および組み合わせにより多種多様の形状図形データ
を何時でも生成しておくことができる。
なお、以上の実施例において基本線は直線と曲線とこれ
らの組み合わせに係る一体不可分的なものとしたが、各
部分が分離していたり対をなすよう形成したものであっ
てもよい。また、基本図形は上記開示に限定されず、さ
らに、パラメータは例えば立方体における各辺寸法に限
らずその対角線等と適宜に定めることができる。
〔発明の効果〕
本発明は、多様な測定対象物形状相当の形状図形データ
を迅速かつ正確に生成することができるから、測定対象
物を製作しなくとも測定手順プログラムを作成するため
の測定手順を教示するという測定手順教示手段の実効を
飛躍的に向上できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1発明に係る測定対象物の形状図形データ生
成方法の実施例を示す説明図であって(A)は平行移動
による掃引の場合、(B)は回転による掃引の場合を示
す、第2図は第2発明に係る測定対象物の形状図形デー
タ生成方法の一実施例を示す説明図、第3図は重両発明
に係る測定対象物の形状図形データ生成方法を実施する
ための三、次元測定機の全体構成図、第4図は同じく外
観斜視図、第5図は同じく入力装置の入力板の平面図、
第6図′は同じ< CADパートで生成した形状図形を
示す外観図、第7図は同じ< CADパートにおける組
合方式により生成された形状図形を示す外観図、第8図
は同じく測定子および測定対象物の外観斜視図、第9図
は同じく第8図に対応させた置換後の外観斜視図である
。 1・・・測定対象物、5・・・基本図形である矩形平面
。 6・・・基本図形である輪または円板、10・・・測定
手順教示手段、1工・・・入力装置、21・・・三次元
測定支援装置、22・・・CADパート、24・・・測
定パート、30・・・三次元測定機、31・・・本体、
45・・・測定子、51・・・制御装置、80・・・基
本線。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)設計データに基づいて形状図形データを生成する
    とともに測定情報を生成しつつ測定手順を教示する測定
    手順教示手段を備えた三次元測定機の形状図形データ生
    成方法であって、 基本線を平行移動または回転による掃引を施して測定面
    形状を生成し、次いで複数の測定面形状図形を組み合わ
    せて立体図形を構築し測定対象物の形状相当の形状図形
    データを生成することを特徴とした三次元測定機の形状
    図形生成方法。
  2. (2)前記特許請求の範囲第1項において、基本線が直
    線または曲線とされている三次元測定機の形状図形生成
    方法。
  3. (3)前記特許請求の範囲第1項において、基本線が直
    線と曲線の組み合わせとされている三次元測定機の形状
    図形生成方法。
  4. (4)設計データに基づいて形状図形データを生成する
    とともに測定情報を生成しつつ測定手順を教示する測定
    手順教示手段を備えた三次元測定機の形状図形データ生
    成方法であって、 寸法がパラメータとされた基本図形を生成し、次いで登
    録された基本図形のパラメータの一部または全部に所定
    寸法値を指定して測定面形状図形を生成し、その後複数
    の測定面形状を組み合わせて測定対象物の形状相当の形
    状図形データを生成するようしたことを特徴とした三次
    元測定機の形状図形生成方法。
JP62040566A 1987-02-23 1987-02-23 三次元測定機における測定情報生成方法 Expired - Fee Related JP2559113B2 (ja)

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