KR0143955B1 - Three-dimensional shape measuring apparatus - Google Patents
Three-dimensional shape measuring apparatusInfo
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Abstract
3차원 형상 계측장치는 고정장치와 패널재의 3차원 형상을 측정하는 3차원 측정기를 가진다. 고정장치에는 클램프의 위치를 자유롭게 변경할 수 있는 치구부재가 설치되어 있다. 제어수단은 클램프를 설계상의 기준위치에 위치시킨 상태에서 3차원측정기에 의해 측정한 형상 데이터와, 클램프를 기준위치로부터 이동시켜 패널재를 강제적으로 변형시킨 상태에서 3차원 측정기에 의해 측정한 형상 데이터에 따라 패널재의 3차원 형상을 산출한다.The three-dimensional shape measuring device has a three-dimensional measuring device for measuring the three-dimensional shape of the fixing device and the panel material. The fixing device is provided with a jig member which can freely change the position of the clamp. The control means measures the shape data measured by the three-dimensional measuring device while the clamp is positioned at the reference position in the design, and the shape data measured by the three-dimensional measuring machine while the clamp member is forcibly deformed by moving the clamp from the reference position. According to this, the three-dimensional shape of the panel member is calculated.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원형상 계측장치를 도시한 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
제2도는 동 실시예의 3차원형상 계측장치에 따른 계측의 사고방식을 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing a way of thinking of measurement according to the three-dimensional shape measuring apparatus of the embodiment.
제3도는 3차원형상 계측장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart showing the operation of the three-dimensional shape measuring apparatus.
제4도는 다른 실시예에 따른 고정장치(fixture)에 설치된 치구부재의 하나를 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing one of the jig members installed in a fixture according to another embodiment.
제5도는 종래의 3차원형상 계측장치를 나타낸 개략 구성도이다.5 is a schematic configuration diagram showing a conventional three-dimensional shape measuring apparatus.
제6도는 종래의 3차원형상 계측장치에서 사용되는 다른 고정장치를 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view showing another fixing device used in a conventional three-dimensional shape measuring device.
제7a도, 7b도는 패널재 형상을 계측할 때 생기는 불량상태를 나타낸 개념도이다.7A and 7B are conceptual diagrams showing a defective state generated when measuring the shape of the panel member.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
30:3차원형상 계측장치 31:고정장치(fixture)30: 3-dimensional shape measuring device 31: Fixture
32:3차원 측정기(3차원 계측수단) 33, 43:치구부재32: three-dimensional measuring instrument (three-dimensional measuring means) 33, 43: jig member
34:베이스 35:가동 포스트34: Base 35: movable post
36:클램프 37:계측장치용 컨트롤러(제어수단)36: Clamp 37: Controller for measuring device (control means)
38:측정기용 컨트롤러(제어수단) 39:시스템 컨트롤러(제어수단)38: controller for controller (control means) 39: system controller (control means)
P:패널재P: Panel material
본 발명은 프레스 가공등이 행해진 패널재의 품질을 관리하기 위해 패널재의 3차원형상을 고정도로 측정하는 3차원형상 계측장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional shape measuring device for measuring the three-dimensional shape of the panel material with high accuracy in order to manage the quality of the panel material subjected to press working or the like.
차량의 차체는 프레스 가공등이 행해진 복수의 패널재를 짜맞추어 구성되어 있으며, 조립후 차체의 품질을 높이기 위해서는 프레스 부품인 개개의 패널재마다 품질을 관리할 필요가 있다. 이 패널재의 품질관리는 종래부터 3차원형상 계측장치를 이용하여 행해지고 있으며, 패널재의 형상을 3차원적으로 계측하고, 이 계측결과에 따라 패널재 형상과 설계값으로부터 정해지는 기준형상을 비교함으로써 제품 정도를 확인하고 있었다.The vehicle body is composed of a plurality of panel members subjected to press working or the like, and in order to improve the quality of the vehicle body after assembly, it is necessary to control the quality of each panel member which is a press part. The quality control of this panel material is conventionally performed using a three-dimensional shape measuring apparatus, and the product is obtained by measuring the shape of the panel material three-dimensionally and comparing the reference shape determined from the panel material shape and the design value according to the measurement result. I was checking the degree.
종래의 3차원형상 계측장치(10)는 제5도에 도시한 바와 같이, 측정 대상인 패널재(P)를 고정하는 고정장치(11)와, 이 고정장치(11)에 고정된 패널재(P)의 형상을 비접촉식으로 3차원적으로 측정하는 3차원 측정기(12)를 가진다. 상기 고정장치(11)는 패널재(P)를 올려두는 패널게이지(13)와, 패널재(P)를 패널 게이지(13)상에 고정하는 클램프(14)를 구비한다. 또한, 3차원 측정기(12)에는 레이저광을 패널재(P)에 조사하는 광원과 반사광을 수광하는 CCD 등의 수광 소자가 내장된 주사수단(15), 광원등의 작동을 제어함과 동시에 수광 소자로 독취한 데이터를 처리하는 제어장치(16) 및 처리 결과를 출력하는 프린터(17)등이 설치되어 있다.As shown in FIG. 5, the conventional three-dimensional shape measuring apparatus 10 includes a fixing device 11 for fixing the panel material P to be measured, and a panel material P fixed to the fixing device 11. ) Has a three-dimensional measuring device 12 for measuring the shape of the non-contact three-dimensionally. The fixing device 11 includes a panel gauge 13 on which the panel member P is placed, and a clamp 14 for fixing the panel member P on the panel gauge 13. In addition, the three-dimensional measuring device 12 controls the operation of the scanning means 15, the light source, and the like, in which the light source for irradiating the laser light to the panel material P and the light receiving element such as a CCD for receiving the reflected light, and simultaneously receive the light. The control device 16 which processes the data read by the element, the printer 17 which outputs a process result, etc. are provided.
상기 패널 게이지(13)는 프레스형을 제작할 때의 설계 데이터(CAD 데이터)에 따라 제작되어 있으며, 패널재(P)의 외형 형상에 대응한 형상을 가지고 있다. 그리고, 패널재(P)의 3차원 형상은 패널재(P)를 패널 게이지(13)의 소정위치에 올려두어 클램프(14)로 고정하고, 주사수단(15)으로 독취한 화상 데이터를 제어장치(16)로 화상처리함으로써 계측되도록 되어 있다. 이러한 패널 게이지(13)는 패널재(P)의 종류마다 전용의 것이 준비되어 패널재(P)의 종류에 대응하여 3차원 측정기(12)를 구비한 계측 스테이지에 설치되도록 되어 있다.The said panel gauge 13 is produced according to the design data (CAD data) at the time of manufacturing a press die, and has the shape corresponding to the external shape of the panel material P. As shown in FIG. Then, the three-dimensional shape of the panel member P is placed on the predetermined position of the panel gauge 13 and fixed by the clamp 14, and the image data read by the scanning means 15 is controlled. Measurement is carried out by image processing at 16. Such a panel gauge 13 is prepared for each kind of panel material P, and is provided in the measurement stage provided with the three-dimensional measuring machine 12 corresponding to the kind of panel material P. FIG.
또한, 종래의 고정장치에는 제6도에 도시된 형태의 것도 있다. 이 고정장치(18)도 패널재(P)의 종류마다 전용의 것이 준비되어 있으며, 베이스(19)에는 패널재(P)를 받아야 할 소정위치에 대응하여 고정식 치구부재(20)가 고정되어 있다. 고정식 치구부재(20)의 각각은 패널재(P)를 받는 부위의 높이에 따른 다리부(21)를 구비하고, 이 다리부(21)의 상단부에 클램프(22)가 부착되어 있다. 또한, 도면중(23)은 패널재(P)를 패널재(22)에 올려둘 때의 패널재(P)의 위치결정을 행하는 위치결정핀을 나타내고 있다. 이러한 고정장치(18)도 패널재(P)의 종류에 대응하여 계측 스테이지에 설치된다.In addition, some conventional fixing devices are of the type shown in FIG. This fixing device 18 is also prepared for each type of panel material P, and a fixed jig member 20 is fixed to the base 19 corresponding to a predetermined position to receive the panel material P. . Each of the stationary jig members 20 includes a leg portion 21 corresponding to the height of the portion receiving the panel member P, and a clamp 22 is attached to the upper end of the leg portion 21. In addition, 23 in the figure has shown the positioning pin which positions the panel material P at the time of mounting panel material P on the panel material 22. As shown in FIG. This fixing device 18 is also provided in the measurement stage corresponding to the kind of panel material P. FIG.
그런데, 차체의 패널재(P)는 조립전의 단체(單體)에 있어서는 상당히 변형되기 쉬운 것이므로 패널재(P)의 3차원 형상을 고정도로 계측하기 위해서는 고정장치(11), (18)에의 패널재(P)의 고정방법이 중요한 요소로 되어 있다. 예를들어, 제7a도에 도시한 바와같이 가공후의 패널재 형상이 설계값으로부터 정해지는 기준형상으로부터 변형되어 있는 경우, 패널재(P)가 치구(24)와 간섭해버려 치구(24)에 무리하게 맞추면 패널재(P)의 다른 부위의 형상도 변형되어 버려 본래의 패널재 형상을 고정도로 계측할 수 없게 되어 버린다. 또한, 제7b도에 도시한 바와같이, 패널재(P)가 치구(24)에 간섭하지 않는 방향으로 기준형상으로부터 변형되어 있는 경우라도 클램프(25)에 의해 상기 패널재(P)를 치구(24)에 고정하면 패널재 형상을 치구(24)의 형상에 강제적으로 맞추는 것이 되어 원래의 양호하지 않은 패널재 형상을 알수 없게 되어 버린다. 다양한 조건이 있기는 하지만, 가공후의 원래의 형상인 채로 패널재(P)를 유지할 수 있으며, 또한 재현성이 좋은 고정방법이 패널재(P)의 3차원 형상을 고정도로 계측함에 있어서는 중요하다.By the way, since the panel member P of a vehicle body is easy to deform | transform considerably in the single body before assembly, in order to measure the three-dimensional shape of the panel member P with high precision, the panel to the fixing apparatus 11, 18 is carried out. The method of fixing the ashes (P) is an important factor. For example, as shown in FIG. 7A, when the panel member shape after processing is deformed from the reference shape determined from the design value, the panel member P interferes with the jig 24 and is applied to the jig 24. If it fits together excessively, the shape of the other site | part of panel material P will also deform | transform, and the original panel shape will not be able to measure with high precision. In addition, as shown in FIG. 7B, even when the panel member P is deformed from the reference shape in a direction that does not interfere with the jig 24, the panel member P is clamped by the clamp 25 ( 24), the shape of the panel member is forcibly matched to the shape of the jig 24, and the original poor panel shape becomes unknown. Although various conditions exist, the fixing method which can hold | maintain the panel material P while maintaining the original shape after a process, and is reproducible is important in measuring the three-dimensional shape of the panel material P with high accuracy.
그러나, 제5도에 도시한 고정장치(11)에서는 패널 게이지(13) 자체의 가공정도에 더하여, 상술한 바와 같이 패널재(P)를 패널 게이지(13)에 세팅시켰을때의 패널재(P)의 수납방법에 따라 조건이 크게 변해 버리며, 패널재 형상의 측정 데이터에 큰 편차가 생기는 일이 있다. 또한, 패널 게이지(13)에 대해 패널재(P)가 잘 맞지 않으면 클램프(14)가 패널재(P)를 꽉 눌렀을 때 패널재(P)가 어긋난 상태로 고정되어 원래의 양호하지 않은 패널재 형상을 알수 없게 된다. 이 때문에 측정정도도 크게 변해버려 패널재(P)의 3차원 형상을 고정도로 계측할 수 없다는 문제가 있었다.However, in the fixing device 11 shown in FIG. 5, in addition to the processing accuracy of the panel gauge 13 itself, as described above, the panel member P when the panel member P is set in the panel gauge 13 is used. The storage conditions vary greatly depending on the storage method, and large deviations may occur in the measurement data of the panel member shape. In addition, if the panel member P does not fit well against the panel gauge 13, the panel member P is fixed in a displaced state when the clamp 14 squeezes the panel member P tightly. The shape is unknown. For this reason, the measurement accuracy also changed significantly, and there existed a problem that the three-dimensional shape of panel material P cannot be measured with high precision.
또한, 제6도에 도시한 고정장치(18)는 패널재(P)의 전면(全面)을 커버하는 게이지이므로 오히려 패널재(P)와의 맞춤이 나빠져 클램프(22)에 의한 파지방법에 따라서는 패널재(P)의 형상변화를 초래하여 측정 정도가 저하되어 패널재(P)의 3차원 형상을 고정도로 계측하지 못할 우려가 있었다.In addition, since the fixing device 18 shown in FIG. 6 is a gauge which covers the entire surface of the panel member P, the fixing device 18 is poorly aligned with the panel member P, and according to the holding method by the clamp 22, There was a possibility that the shape change of the panel member P may be caused to decrease the measurement accuracy, and thus the three-dimensional shape of the panel member P may not be measured with high accuracy.
또한, 제5도 및 제6도에 도시한 고정장치(11), (18)에 있어서는 패널재(P)의 종류마다 전용의 것을 제작해야 하므로, 범용성이 없어 원가상승을 피할 수 없었다. 또한, 측정대상 패널재(P)의 종류마다 전용의 고정장치(11), (18)를 계측 스테이지에 설치해야 하므로 진행 작업이 번잡스러워져 계측 작업을 신속히 행할 수 없다는 문제가 있었다.In addition, in the fixing devices 11 and 18 shown in FIG. 5 and FIG. 6, since the exclusive thing should be produced for every kind of panel material P, since there is no versatility, cost increase was unavoidable. In addition, since the fixing devices 11 and 18 for each type of the measurement target panel member P must be provided in the measurement stage, the progress work becomes complicated and there is a problem that the measurement work cannot be performed quickly.
본 발명은 상기 종래기술에 따른 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 패널재의 3차원 형상을 고정도로 계측할 수 있음과 동시에, 다른 종류의 패널재의 3차원 형상을 계측할 수 있도록 범용성을 높인 3차원 형상 계측장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the problems according to the prior art, it is possible to measure the three-dimensional shape of the panel material with high accuracy, while increasing the versatility three-dimensional shape to measure the three-dimensional shape of the other kinds of panel material It is an object to provide a measuring device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 형상 계측장치는, 패널재를 파지하는 복수의 파지 수단과, 이 파지 수단들에 의해 파지한 상기 패널재의 3차원 형상을 측정하는 3차원 측정수단을 가지는 것에 있어서;In order to achieve the above object, a three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention includes a plurality of holding means for holding a panel member, and three-dimensional measuring means for measuring a three-dimensional shape of the panel member held by the holding means. In having;
적어도 하나의 축방향을 따라 이동 가능하게 구성한 상기 파지 수단을, 설계상 상기 패널재를 파지해야 할 기준위치와, 상기 기준위치로부터 소정량만큼 이격된 위치이며 파지한 상기 패널재에 대해 강제적인 제1변형을 행하는 제1위치와, 상기 기준위치로부터 상기 제1위치와는 반대방향으로 상기 소정량만큼 이격된 위치이며 파지한 상기 패널재에 대해 상기 제1변형과는 반대방향의 강제적인 제2변형을 행하는 제2위치로 이동시키는 이동수단; 및The gripping means configured to be movable along at least one axial direction is a reference position for holding the panel member by design, and a position which is spaced apart by a predetermined amount from the reference position and is forced to the gripping panel member. A first position for performing one deformation, and a second forced position in a direction opposite to the first deformation with respect to the panel member held at a position separated from the reference position by the predetermined amount in a direction opposite to the first position; Moving means for moving to a second position for deforming; And
상기 파지 수단을 상기 제1위치로 이동시켜서 상기 3차원 측정수단에 의해 측정한 상기 패널재의 형상데이터와, 상기 파지 수단을 상기 제2위치로 이동시켜서 상기 3차원 측정수단에 의해 측정한 상기 패널재의 형상데이터와의 평균치를 산출하여, 상기 패널재의 3차원 형상을 계측하는 제어수단;을 가지는 점에 특징이 있다.Shape data of the panel member measured by the three-dimensional measuring means by moving the gripping means to the first position, and the panel material measured by the three-dimensional measuring means by moving the gripping means to the second position. And control means for calculating an average value with the shape data and measuring the three-dimensional shape of the panel member.
이와같이 구성된 3차원 형상 계측장치에서는, 우선 파지 수단을 설계상 패널재를 파지해야 할 기준위치에 위치시키고, 이 기준위치에서 패널재를 파지하여 3차원 측정수단에 의해 패널재의 3차원 형상을 측정한다. 이어서, 패널재를 파지한 파지 수단을 이동수단에 의해 상기 기준위치로부터 소정량만큼 이격된 제1위치로 이동시켜 패널재를 강제적으로 변형시키고, 이 상태에서 3차원 측정수단에 의해 패널재의 3차원 형상을 측정한다. 그리고, 상기 패널재를 파지한 파지 수단을 이동수단에 의해 상기 기준위치로부터 상기 제1위치와는 반대방향으로 상기 소정량만큼 이격된 제2위치로 이동시켜 패널재를 강제적으로 변형시키고, 이 상태에서 3차원 측정수단에 의해 패널재의 3차원 형상을 측정한다. 그리고, 제어수단은 상기 제1위치에서 취득된 형상 데이터와 상기 제2위치에서 취득된 형상 데이터의 평균값을 산출함으로써 패널재의 3차원 형상을 산출한다.In the three-dimensional shape measuring device configured as described above, the gripping means is first positioned at a reference position where the panel member is to be gripped by design, and the panel member is held at this reference position to measure the three-dimensional shape of the panel member by the three-dimensional measuring means. . Subsequently, the holding means holding the panel member is moved by the moving means to the first position spaced apart from the reference position by a predetermined amount to forcibly deform the panel member, and in this state, the three-dimensional measurement of the panel member by the three-dimensional measuring means. Measure the shape. Then, the gripping means holding the panel material is moved by the moving means to the second position spaced apart from the reference position by the predetermined amount in the direction opposite to the first position, thereby forcibly deforming the panel material. Measure the three-dimensional shape of the panel material by the three-dimensional measuring means at. The control means calculates the three-dimensional shape of the panel member by calculating an average value of the shape data acquired at the first position and the shape data acquired at the second position.
파지 수단의 위치를 변경 가능한 이동수단을 가지므로 다른 종류의 패널재마다 그 패널재를 받는 위치를 변경할 수 있으며, 다른 종류의 패널재의 3차원 형상을 계측할 수 있어 범용성이 높아진다. 또한, 설계 데이터에 따라 기준위치를 중심으로 강제적으로 패널재를 변형시켜 측정하는 프로세스 중에서 패널재의 최종적인 3차원 형상을 산출하므로 패널재와 파지 수단의 맞춤에 의한 오차를 해소할 수 있으며, 패널재의 3차원 형상이 고정도로 계측된다. 더욱이, 조합될 다른 패널재의 치수 정도를 감안하여 파지 수단의 위치를 변경함으로써 다른 패널재와 조합한 조건하에서의 치수 정도가 산출된다.Since it has a moving means which can change the position of a holding means, the position which receives the panel material for every different kind of panel material can be changed, and the three-dimensional shape of another kind of panel material can be measured, and versatility becomes high. In addition, the final three-dimensional shape of the panel material is calculated during the process of forcibly deforming and measuring the panel material around the reference position according to the design data, thereby eliminating errors caused by the panel material and the gripping means. Three-dimensional shape is measured with high accuracy. Furthermore, by changing the position of the gripping means in view of the degree of dimensionality of other panel materials to be combined, the degree of dimensionality under conditions combined with other panel materials is calculated.
다음에 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 형상 계측장치를 나타낸 개략구성도이다. 도시한 바와같이, 3차원 형상 계측장치(30)는 패널재(P)를 지지하는 복수의 치구부재(33)를 구비한 고정장치(31)와, 이 고정장치(31)에 지지된 패널재(P)의 3차원적인 형상을 측정하는 3차원 측정수단으로서의 3차원 측정기(12)를 가진다. 도시된 3차원 측정기(12)는 레이저광을 이용하여 형상을 측정하는 비접촉식 측정기이지만, 패널재(P)에 접촉하는 측정자를 구비한 접촉식의 측정기라도 물론 좋다.1 is a schematic configuration diagram showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the three-dimensional shape measuring device 30 includes a fixing device 31 having a plurality of jig members 33 supporting the panel material P, and a panel material supported by the fixing device 31. It has the three-dimensional measuring device 12 as a three-dimensional measuring means which measures the three-dimensional shape of (P). The illustrated three-dimensional measuring device 12 is a non-contact measuring device for measuring a shape using a laser beam, but may be a contact measuring device having a measuring device in contact with the panel member P.
특히, 본 실시예의 치구부재(33)는 고정장치(31)의 베이스(34)에 대해 진퇴 이동 즉 상하 이동할 수 있도록 구성된 가동 포스트(35)를 가지며, 이 가동 포스트(35)의 상단부에 패널재(P)를 파지하는 파지 수단으로서의 클램프(36)가 부착되어 있다. 가동 포스트(35)를 상하 이동시킴으로써 베이스(34)에 대한 클램프(36)의 위치를 변경할 수 있게 되어 있다. 이러한 치구부재(33)는 복수 종류의 패널재(P)를 파지할 수 있도록 복수개 설치되어 있으며, 측정대상의 패널재(P)를 파지하는데 필요한 치구부재(33)가 복수개의 치구부재(33)중에서 선택되어 사용될 수 있도록 되어 있다. 패널재(P)의 종류에 따라서는 사용되지 않는 치구부재(33)도 생기지만, 사용되지 않는 치구부재(33)는 가동 포스트(35)를 최하한까지 하강시킴으로써 상기 치구부재(33)의 클램프(36)와 패널재(P)가 간섭하지 않는 퇴피 위치로 이동된다. 가동 포스트(35)의 상하 이동은 이동수단 예를들어, 가동 포스트(35)에 설치된 래크와 이 래크에 맞물리며 모터에 구동되는 피니언을 포함하는 이동수단에 의해 이루어지는데, 가동 포스트(35)의 상하 이동수단은 이 구성에 한정되는 것이 아니라 적절히 변경 가능하다.In particular, the jig member 33 of the present embodiment has a movable post 35 configured to move forward and backward, that is, to move up and down relative to the base 34 of the fixing device 31, and the panel member at the upper end of the movable post 35. A clamp 36 as a gripping means for holding (P) is attached. By moving the movable post 35 up and down, the position of the clamp 36 with respect to the base 34 can be changed. Such jig members 33 are provided in plural so as to hold a plurality of kinds of panel members P, and jig members 33 necessary for gripping the panel members P to be measured are provided with a plurality of jig members 33. It can be selected and used. Depending on the type of the panel member P, a jig member 33 may be used which is not used. However, the jig member 33 that is not used may be clamped by lowering the movable post 35 to a minimum. 36 and panel material P are moved to the retracted position which does not interfere. The vertical movement of the movable post 35 is performed by a moving means, for example, a rack provided on the movable post 35 and a moving means including a pin that is engaged with the rack and driven by a motor. The moving means is not limited to this configuration but can be changed as appropriate.
3차원 형상 계측장치(30)의 제어계에는 클램프(36)의 개폐동작이나 상하 이동 기구가 가지는 모터등의 회전구동등을 제어하는 고정장치용 컨트롤러(37)와, 3차원 측정기(12)의 동작을 제어하는 측정기용 컨트롤러(38)와, 이들 양 컨트롤러(37), (38)를 총괄적으로 제어하는 시스템 컨트롤러(39)가 설치되어 있다. 시스템 컨트롤러(39)는 측정대상의 패널재(P)의 종류에 따라 사용해야 할 치구부재(33)를 선택하거나, CAD 데이터에 따라 가동 포스트(35)의 이동량을 연산하거나, 혹은 측정기(32)로부터의 데이터를 연산처리한다. 또한, 시스템 컨트롤러(39)에는 3차원 형상 계측장치(30)의 조작을 지시하거나, 작동상태나 메시지를 표시하기 위한 단말기(40)와, 측정 데이터등을 기록하는 데이터 베이스부(41)가 접속되어 있다. 상기 컨트롤러(37), (38), (39)가 제어수단에 해당된다.The control system of the three-dimensional shape measuring device 30 includes a controller 37 for a fixing device that controls the opening and closing operation of the clamp 36 and a rotational drive such as a motor of the vertical movement mechanism, and the operation of the three-dimensional measuring device 12. The controller 38 for measuring instruments is provided, and the system controller 39 which controls these controllers 37 and 38 collectively is provided. The system controller 39 selects the jig member 33 to be used according to the type of panel material P to be measured, calculates the movement amount of the movable post 35 according to the CAD data, or from the measuring device 32. Calculate the data of In addition, the system controller 39 is connected to a terminal 40 for instructing the operation of the three-dimensional shape measuring apparatus 30 or to display an operation state or a message, and a database unit 41 for recording measurement data and the like. It is. The controllers 37, 38, and 39 correspond to control means.
본 실시예의 3차원 형상 계측장치(30)에 의한 계측의 사고방식을 제2도를 참조하면서 개략적으로 설명한다. 제2도에 도시한 바와같이, 우선 처음에 패널재(P)를 클램프(36)로 고정하고, 기준상태에서 패널재(P)의 측정대상 부위를 계측한다. 다음에, 패널재(P)를 파지한 채 클램프(36)를 상술한 제1위치로 이동시켜서 패널재를 제1변형시키고 그 상태에서 패널재(P)의 측정대상 부위를 계측한다. 그리고, 클램프(36)를 다시 상술한 제2위치로 이동시켜서 패널재를 제2변형시킨 후 패널재(P)의 측정대상 부위를 계측한다. 예를들어 패널재(P)의 일단부를 상하방향으로 동일하게 변형시키면 동일한 결과가 나오겠지만, 편차가 생기는 것도 생각할 수 있다. 따라서, 각각의 조건에서 n회의 계측을 행함과 동시에 상하 평균을 그 결과로 한다. 도시예에 있어서는,The way of thinking of the measurement by the three-dimensional shape measuring device 30 of this embodiment will be described schematically with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the panel material P is first fixed with the clamp 36, and the measurement target site | part of the panel material P is measured in a reference state. Next, the clamp 36 is moved to the above-described first position while the panel member P is held, and the panel member is first deformed, and the measurement target site of the panel member P is measured in that state. Then, the clamp 36 is moved back to the above-described second position to deform the panel member for the second time, and then the measurement target portion of the panel member P is measured. For example, if one end of the panel member P is deformed in the vertical direction in the same manner, the same result will be obtained. However, a deviation may be considered. Therefore, the measurement is performed n times under each condition and the upper and lower averages are used as the result. In the city example,
a점 (-0.15 + 0.2) / 2 = 0.025mmpoint a (-0.15 + 0.2) / 2 = 0.025mm
b점 (-0.65 + 0.7) /2 = 0.025mm가 각각 기준형상으로부터의 변위량이 된다.The point b (-0.65 + 0.7) / 2 = 0.025 mm is the amount of displacement from the reference shape, respectively.
또한, 강제변형시의 패널재의 이동량은 패널재(P)의 크기, 형상에 따라 각각 다르지만, 계측장치에서 계측한 결과와 레이아웃 머신(3차원측정기)으로 계측한 결과의 차이로부터 데이터를 수집하여 경험적으로 조정해 간다.In addition, although the amount of movement of the panel member during forced deformation varies depending on the size and shape of the panel member P, the empirical results are obtained by collecting data from the difference between the result measured by the measuring apparatus and the result measured by the layout machine (three-dimensional measuring instrument). Adjust to
다음에, 본 실시예의 3차원 형상 계측장치(30)의 작용을 제3도에 도시된 작동 흐름도에 따라 설명한다.Next, the operation of the three-dimensional shape measuring device 30 of the present embodiment will be described according to the operation flowchart shown in FIG.
우선, 시스템 컨트롤러(39)는 측정 대상의 패널재(P)의 종류에 따라 측정 대상의 패널재(P)를 받아야 할 도면중 X-Y 좌표의 위치를 결정하고, 이 위치에 따라 복수의 치구부재(33) 중에서 사용할 치구부재(33)를 선택한다(S1). 이어서, 시스템 컨트롤러(39)는 측정대상 패널재(P)를 설계 내지는 제작했을 때의 CAD 데이터에 따라 상기 패널재(P)를 파지해야 할 베이스(34)로부터의 높이, 즉 사용할 치구부재(33)에 설치된 클램프(36)의 Z위치좌표를 각각 산출한다(S2, S3). 고정장치용 컨트롤러(37)는 산출한 Z위치좌표에 따라 각 가동 포스트(35)의 상하이동 기구를 작동시켜, 사용할 클램프(36)의 각각을 소정 Z위치까지 이동시킨다(S4). 이에 따라 각 클램프(36)는 측정대상 패널재(P)를 설계상에서 파지해야 할 위치 즉 기준위치에 상대적으로 위치하게 된다. 한편, 사용하지 안는 치구부재(33)는 그 치구부재(33)의 클램프(36)와 패널재()가 간섭하지 않는 퇴피 위치까지 하강이동되어 있다. 그리고, 기준위치에 있는 각 클램프(36)에 패널재(P)의 소정부위를 올려둔 후, 고정장치용 컨트롤러(37)에 의해 클램프(36)를 폐구동하여 패널재(P)를 파지한다(5). 패널재(P)의 세팅이 종료되면 클램프(36)를 기준위치에 Z위치시킨 상태로 3차원 측정기(32)에 의해 패널재(P)의 3차원 형상을 측정하여, 측정결과를 기준위치에 있어서의 패널재 형상 데이타로서 데이타 베이스부(41)에 기록한다(6).First, the system controller 39 determines the position of the XY coordinates in the drawing to receive the panel material P to be measured according to the type of the panel material P to be measured, and according to this position, a plurality of jig members ( 33, select the jig member 33 to be used (S1). Subsequently, the system controller 39 sets the height from the base 34 to hold the panel member P according to the CAD data when the panel object P is designed or manufactured, that is, the jig member 33 to be used. The Z position coordinates of the clamp 36 provided in Fig. 2) are respectively calculated (S2 and S3). The fixing device controller 37 operates the shank moving mechanism of each movable post 35 according to the calculated Z position coordinates, and moves each of the clamps 36 to be used to a predetermined Z position (S4). Accordingly, each clamp 36 is positioned relative to the position at which the measurement target panel member P is to be gripped in the design, that is, the reference position. On the other hand, the jig member 33 which is not in use is moved downward to the retracted position where the clamp 36 of the jig member 33 and the panel member do not interfere. Then, the predetermined portion of the panel member P is placed on each clamp 36 at the reference position, and then the clamp 36 is driven by the fixing device controller 37 to hold the panel member P. (5). When the setting of the panel member P is finished, the three-dimensional shape of the panel member P is measured by the three-dimensional measuring device 32 with the clamp 36 in the Z position at the reference position. The data is recorded in the database portion 41 as panel material shape data (6).
설계상의 기준위치에 있어서의 측정이 종료되면, 시스템 컨트롤러(39)는 파지된 패널재()의 전체 형상이 기준위치에 대해서 일정값만큼 볼록형상으로 비틀어 구부려진 상태가 되도록 클램프(36)의 위치 좌표를 각각 산출하여, 고정장치용 컨트롤러(37)를 개재시켜 클램프(36)를 소정의 Z위치까지 이동시킨다(7).그리고, 이와같이 패널재(P)를 강제적으로 변형시킨 상태로 3차원 측정기(12)에 의해 패널재(P)의 3차원 형상을 측정하여 측정 결과를 상부 변형 위치 즉 제1위치에 있어서의 패널재 형상 데이터로서 데이터 베이스부(41)에 기록한다(S8).When the measurement at the design reference position is finished, the system controller 39 positions the clamp 36 so that the overall shape of the gripped panel member is bent in a convex shape by a predetermined value with respect to the reference position. The coordinates are respectively calculated, and the clamp 36 is moved to a predetermined Z position via the controller 37 for the fixing device (7). In this manner, the three-dimensional measuring device in the state in which the panel member P is forcibly deformed. The three-dimensional shape of the panel member P is measured by (12), and the measurement result is recorded in the database portion 41 as the panel member shape data at the upper deformation position, that is, the first position (S8).
다음에, 시스템 컨트롤러(39)는 스텝(S7)과는 반대로 파지된 패널재(P)의 전체 형상이 기준위치에 대해서 일정값만큼 오목형상으로 비틀어 구부려진 상태가 되도록 클램프의 Z위치 좌표를 각각 산출하여, 고정장치용 컨트롤러(37)를 개재시켜 클램프(36)를 소정의 Z위치까지 이동시킨다(S9). 그리고, 패널재(P)를 강제적으로 변형시킨 상태에서 3차원 측정기(12)에 의해 패널재(P)의 3차원 형상을 측정하고, 측정결과를 하부 변형위치 즉 제2위치에 있어서의 패널형상 데이터로서 데이터 베이스부(41)에 기록한다(S10). 기준위치에 대하여 양측으로 강제적으로 변형시킨 상부 변형위치 및 하부 변형위치에 있어서의 각 형상데이터가 얻어지면, 시스템 컨트롤러(39)는 이들 양 형상 데이터의 평균값을 산출하여(S11), 이 평균값을 최종적인 패널재 형상 데이터로서 데이터 베이스부(41)에 기록한다(S12, S13). 이상의 산출결과는 패널재(P)의 치수 정도의 거동을 해석하는 기초 데이터로서 데이터 베이스부(41)에 보존된다. 이에 따라 패널재(P)의 3차원 형상의 계측이 완료된다.Next, as opposed to step S7, the system controller 39 adjusts the Z position coordinates of the clamp so that the entire shape of the panel member P gripped is bent in a concave shape by a predetermined value with respect to the reference position. It calculates and moves the clamp 36 to the predetermined Z position through the fixing device controller 37 (S9). Then, the three-dimensional shape of the panel member P is measured by the three-dimensional measuring device 12 in a state where the panel member P is forcibly deformed, and the measurement result is the panel shape at the lower deformation position, that is, the second position. The data is recorded in the database unit 41 as data (S10). When the shape data at the upper deformation position and the lower deformation position which are forcibly deformed to both sides with respect to the reference position are obtained, the system controller 39 calculates an average value of these two shape data (S11) and finalizes this average value. The data is recorded in the database unit 41 as general panel member shape data (S12, S13). The above calculation results are stored in the database portion 41 as basic data for analyzing the behavior of the degree of dimensionality of the panel member P. FIG. Thereby, the measurement of the three-dimensional shape of panel material P is completed.
이와같이 패널재(P)를 일정량만큼 강제적으로 변형시킴으로써 고정장치(31)와 패널재(P)와의 맞춤이 좋아져, 패널재(P)의 왜곡이 보정되게 된다. 그리고, 패널재(P)를 일정량만큼 강제적으로 변형시킨 상태로 측정한 형상 데이터와 설계상의 계산값을 비교 해석하여 통계적으로 치수정도 데이터를 산출함으로써 편차가 적은 치수 정도데이터를 얻을 수 있으며, 결과적으로 패널재(P)의 3차원 형상을 고정도로 계측할 수 있게 된다.As described above, by forcibly deforming the panel member P by a predetermined amount, alignment between the fixing device 31 and the panel member P is improved, and distortion of the panel member P is corrected. In addition, by comparing and analyzing the shape data measured in the state in which panel material P is forcibly deformed by a certain amount and the calculated design value, statistically calculating the dimensional accuracy data, dimensional accuracy data with less deviation can be obtained. The three-dimensional shape of the panel member P can be measured with high accuracy.
또한, 예를들어 외부 패널을 측정하는 경우, 이 외부 패널의 기준 위치에 대한 변형량에 내부 패널 접합부의 3차원 형상 데이터를 기준으로 한 편차 범위를 넣음으로써 실제로 외부 패널과 내부 패널을 조합한 조건하에서의 외부 패널의 치수정도를 측정할 수 있다.For example, in the case of measuring the outer panel, a deviation range based on the three-dimensional shape data of the inner panel junction part is included in the amount of deformation with respect to the reference position of the outer panel, under conditions in which the outer panel and the inner panel are actually combined. The dimension of the external panel can be measured.
또한, NC 제어에 의하지 않는 간소한 구조를 가지는 고정장치(31)이며, 원가를 대폭 절감하는 것도 가능하다. 또한, 사용할 치구부재(33)를 적절히 선택함으로써 다른 종류의 패널재(P)의 측정도 가능하므로, 패널재(P)의 종류마다 전용 고정장치(31)를 제조할 필요가 없고, 이러한 점으로부터도 원가절감을 꾀할 수 있으며, 계측 스테이지에의 고정장치의 교체작업이 불필요해져 계측작업을 신속히 행할 수 있다.Moreover, it is the fixing apparatus 31 which has the simple structure which does not depend on NC control, and it is also possible to reduce cost significantly. In addition, it is also possible to measure other kinds of panel members P by appropriately selecting the jig member 33 to be used. Therefore, it is not necessary to manufacture a dedicated fixing device 31 for each kind of panel members P. In addition, cost reduction can be achieved, and the replacement of the fixing device to the measurement stage is unnecessary, so that the measurement can be performed quickly.
제4도는 다른 실시예에 따른 고정장치에 설치된 치구부재의 하나를 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view showing one of the jig members installed in the fixing device according to another embodiment.
상술한 실시예의 고정장치(31)에 있어서는 클램프(36)를 구비한 치구부재(33)가 X-Y 방향으로는 이동이 가능하게 되어 있지 않지만, 본 실시예에서의 치구부재(43)에 있어서는 클램프(36)가 X-Y-Z 방향의 3방향으로 이동 가능하게 되어 있다.In the fixing device 31 of the above-described embodiment, the jig member 33 including the clamp 36 is not movable in the XY direction. However, in the jig member 43 of the present embodiment, the clamp ( 36) is movable in three directions of the XYZ direction.
상세히 설명하면, 이 치구부재(43)에는 정도의 기준이 되는 베이스(44)에 사각형상의 프레임부(45)가 4개의 지주(46)를 개재시켜 Z축방향으로 이동 가능하게 결합되어 있다. 프레임부(45)의 일측편의 상단면에 Y축방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합된지지 블록(47)에는 클램프(36)를 일단부에 결합한 지지판(48)이 X축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 지지되어 있다. 지지판(48)에는 기준원점으로부터 X축 방향의 위치 좌표를 나타내는 눈금(49x)이 붙여지고, 프레임부(45)의 상단면에는 기준원점으로부터의 Y축 방향의 위치 좌표를 나타내는 눈금(49y)이 붙여지고, 지주(46)에는 기준원점으로부터의 Z축방향의 위치좌표를 나타내는 눈금(49z)이 붙여져 있다. 클램프(36)의 X위치는 눈금(49x)을 보면서 지지판(48)을 X축 방향으로 슬라이드 조절 이동시키고 고정나사(50)를 조임으로써 정해진다. 클램프(36)의 Y위치는 눈금(49y)을 보면서 지지블럭(47)을 Y축 방향으로 슬라이드 조절 이동시키고 고정나사(51)를 조임으로써 정해진다. 또한,클램프(36)의 Z위치는 눈금(49z)을 보면서 프레임부(45)를 상하 방향으로 조절 이동시키고 고정나사(미도시)를 조임으로써 정해진다.In detail, the jig member 43 is coupled to the base 44, which is a standard of accuracy, so that the rectangular frame portion 45 is movable in the Z-axis direction through four struts 46. On the support block 47 coupled to the upper end surface of one side of the frame portion 45 so as to be slidably moved in the Y-axis direction, the support plate 48 having the clamp 36 coupled to one end is slidably supported in the X-axis direction. It is. A scale 49x indicating the position coordinates in the X-axis direction from the reference origin is attached to the support plate 48, and a scale 49y indicating the position coordinates in the Y-axis direction from the reference origin is attached to the upper surface of the frame portion 45. The strut 46 is attached with a scale 49z indicating the position coordinate in the Z-axis direction from the reference origin. The X position of the clamp 36 is determined by slide-adjusting the support plate 48 in the X-axis direction while tightening the fixing screw 50 while looking at the scale 49x. The Y position of the clamp 36 is determined by slidably moving the support block 47 in the Y-axis direction while tightening the fixing screw 51 while watching the scale 49y. In addition, the Z position of the clamp 36 is determined by adjusting and moving the frame 45 in the vertical direction while looking at the scale 49z, and tightening the fixing screw (not shown).
또한, 이 치구부재(43)에서는 패널재(P)를 클램프(36)에 올려둘 때의 패널재(P)의 위치결정을 행하는 위치결정구(55)를 가지고 있다. 이 위치결정구(55)는 지주(46)에 상하 이동 가능하게 부착되는 제1아암부(56)와, 이 제1아암부(56)에 관절부(57)를 개재시켜 회동 가능하게 접속된 제2아암부(58)와, 이 제2아암부(58)의 선단에 설치된 위치결정핀(59)을 가진다. 위치결정핀(59)을 임의로 움직이면 위치결정구(55)에 내장된 인코더등에 의해 X-Y좌표가 표시되도록 되어 있으며, 이 표시를 보면서 패널재(P)의 위치결정구멍의 위치에 맞추어 위치결정구(55)를 조절 이동시켜 그 위치에서 고정한다. 위치결정핀(59)의 Z위치는 지주(46)에 붙인 눈금(49z)을 보면서 제1아암부(56)를 상하방향으로 조절 이동시키고 고정나사(60)를 조임으로써 정해진다. 또한, 클램프(36)로 파지한 패널재(P)를 강제적으로 변형시켜 3차원 형상을 측정하는 3차원 형상 계측장치이므로 기준위치에서의 패널재(P)의 세팅이 종료된 시점에서 위치결정핀(59)은 패널재(P)로부터 퇴피하도록 되어 있다.The jig member 43 also has a positioning tool 55 for positioning the panel material P when the panel material P is placed on the clamp 36. The positioning tool 55 has a first arm portion 56 attached to the support 46 so as to be movable up and down, and a first arm portion 56 connected to the first arm portion 56 via an articulation portion 57 so as to be rotatable. It has a 2 arm part 58 and the positioning pin 59 provided in the front-end | tip of this 2nd arm part 58. As shown in FIG. When the positioning pin 59 is moved arbitrarily, the XY coordinates are displayed by an encoder or the like embedded in the positioning tool 55. While viewing this display, the positioning tool (P) is positioned in accordance with the position of the positioning hole of the panel member P. 55) Adjust it and fix it at that position. The Z position of the positioning pin 59 is determined by adjusting and moving the first arm portion 56 in the vertical direction while tightening the fixing screw 60 while looking at the scale 49z attached to the strut 46. In addition, since the three-dimensional shape measuring device forcibly deforming the panel material P held by the clamp 36 to measure the three-dimensional shape, the positioning pin at the time when the setting of the panel material P at the reference position is finished. Reference numeral 59 is to retract from the panel member P.
이와같이 구성한 치구부재(43)를 구비한 고정장치에 있어서는 클램프(36)가 X-Y-Z방향의 3방향으로 이동 가능하므로, 패널재(P)의 수납위치를 용이하게 설정할 수 있으며, 측정가능한 패널재(P)의 종류가 많아져 범용성, 적응성이 현저히 높아진다. 또한, 다종류의 패널재(P)를 측정할 수 있으므로 원가절감도 달성할 수 있다. 그리고, 기준위치에 대한 패널재(P)의 변형을 X-Y-Z방향의 3방향으로 자유자재로 설정할 수 있으므로 패널재(P)의 3차원 형상을 보다 더 고정도로 측정할 수 있게 된다.In the fixing device having the jig member 43 configured as described above, since the clamp 36 is movable in three directions in the XYZ direction, the storage position of the panel member P can be easily set, and the panel member P that can be measured is ), The more various types, the more versatile and adaptable. Moreover, since various kinds of panel members P can be measured, cost reduction can also be achieved. Further, since the deformation of the panel member P with respect to the reference position can be set freely in three directions of the X-Y-Z direction, the three-dimensional shape of the panel member P can be more accurately measured.
또한, 수동으로 클램프(36)의 X-Y-Z위치를 정하는 구성을 나타냈지만, 패널재(P)를 강제적으로 변형시키는 작업을 용이하면서도 정도높게 행하기 위해서는 지지판(48)을 X축방향으로 조절 이동시키는 X축방향 슬라이드기구, 지지블럭(47)을 Y축방향으로 조절 이동시키는 Y축 방향 슬라이드기구, 프레임부(45)를 Z축방향으로 조절 이동시키는 상하 이동기구를 포함하는 이동수단을 설치하여 각 기구의 작동을 고정장치용 컨트롤러(37)를 개재시켜 제어하는 것이 좋다. 이들 기구는 예를들어 랙과 피니언식 등으로 구성하면 좋다.Moreover, although the structure which manually set the XYZ position of the clamp 36 was shown, in order to carry out the operation which forcibly deforms the panel material P easily and to a high degree, X which adjusts and moves the support plate 48 to an X-axis direction Each mechanism is provided with a moving means including an axial slide mechanism, a Y-axis slide mechanism for adjusting and moving the support block 47 in the Y-axis direction, and a vertical movement mechanism for adjusting and moving the frame portion 45 in the Z-axis direction. It is preferable to control the operation of the controller 37 through the fixing device. These mechanisms may be configured by, for example, a rack and pinion type.
이상 설명한 바와같이, 본 발명의 3차원 형상 계측장치는 소정 계산결과에 따라 파지 수단의 위치를 이동할 수 있는 치구부재에 패널재를 세팅(또는 장착)하고, 설계 데이터에 따라 기준위치를 중심으로 강제적으로 패널재를 변형시켜 측정하는 프로세스 중에서 패널재의 최종적인 3차원 형상을 산출하도록 하였으므로, 패널재와 치구부재와의 맞춤에 따른 오차를 해소할 수 있고, 다른 패널재와 조합한 조건하에서의 치수정도도 산출할 수 있으며, 패널재의 3차원 형상을 고정도로 계측할 수 있게 되었다.As described above, the three-dimensional shape measuring apparatus of the present invention sets (or mounts) the panel member on the jig member capable of moving the position of the gripping means in accordance with a predetermined calculation result, and forcibly revolves around the reference position according to the design data. In order to calculate the final three-dimensional shape of the panel member during the process of deforming and measuring the panel member, it is possible to solve the error caused by the fitting between the panel member and the jig member. The three-dimensional shape of the panel member can be measured with high accuracy.
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