JPH07294237A - 三次元測定機を用いた孔形状の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速且つ確実に投影面を求めて正確な孔形状
の測定を可能とした三次元測定機を用いた孔形状の測定
方法を提供する。 【構成】 タッチ式プローブをもつ三次元測定機を用い
て、ワーク１４の所定面３１にある孔３２の表面形状
を、その内壁での測定点を所定面３１に対応する投影面
に投影して測定する方法であって、孔３２の所定深さδ
の位置で内壁の２点Ａ，Ｂの座標位置を測定し、その測
定動作における二つの測定方向ａ，ｂの外積ｃを求め、
その外積ｃに最も近い法線ベクトルをもつ面を投影面３
３として求めるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タッチ式プローブを持
つ三次元測定機を用いて、ワークの所定面にある円や楕
円等の孔の表面形状を測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】タッチ式プローブを持つ三次元測定機を
用いて、ワーク形状を測定する場合、図５に示すよう
に、プローブ５０によりワークの各面の座標データを求
め、ワーク上に作られたワーク座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を
基準として、寸法計算が行われる。但し、図５に示すよ
うに、ワークのある面５１に垂直にあいた円や楕円等の
孔５２の表面形状を測定する場合には、原理的にその孔
５２があいている面５１上では孔形状を計算するための
必要な座標データを得ることはできない。

【０００３】従って図６に示すように、孔５２の面５１
の位置よりδだけ内部にずれた内壁で座標データを求め
ることになる。三点Ａ，Ｂ，Ｃの座標データが求められ
ても、その座標データはズレ量δを持っているから、測
定点Ａ，Ｂ，Ｃを面５１に対応する投影面６１に投影し
て、ズレ量δをなくしてから形状計算（要素計算）を行
う必要がある。

【０００４】投影面６１を決める方法として、上述した
孔内壁での座標データを求める前に、予め投影面を指定
する方法があるが、孔の測定動作により求められた座標
データを利用して投影面を自動的に決定する方法も提案
されている。これは、図６に示すように、三つの測定点
Ａ，Ｂ，Ｃが求められると、これらの測定点を含む面が
決まるから、その面をまず計算してその法線ベクトルＰ
を求め、この法線ベクトルＰに最も近い法線ベクトルを
持つ面を投影面と判定するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６で説明し
た従来法では、投影面を判定するために三点の測定デー
タを必要とする。また、その三点Ａ，Ｂ，Ｃが例えば図
７に示すようにワーク面５１からのズレ量が互いに異な
る位置であったとすると、三点Ａ，Ｂ，Ｃにより決まる
面の法線ベクトルＰは、図示のようになり、これに最も
近い法線ベクトルを持つ投影面は、実際に必要とするワ
ークの面５１に対応するものでなくなるといった事態が
生じ兼ねない。

【０００６】本発明は、この様な事情を考慮してなされ
たもので、高速且つ確実に投影面を求めて正確な孔形状
の測定を可能とした三次元測定機を用いた孔形状の測定
方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、タッチ式プロ
ーブをもつ三次元測定機を用いて、ワークの所定面にあ
る孔の表面形状を、その内壁での測定点を前記所定面に
対応する投影面に投影して測定する方法であって、前記
孔の内壁の２点の座標位置を測定し、その測定動作にお
ける二つの測定方向の外積を求め、その外積に最も近い
法線ベクトルをもつ面を投影面として求めることを特徴
としている。

【０００８】

【作用】本発明によると、円や楕円の要素計算に利用さ
れる投影面の判定が孔内の２点の測定データに基づいて
行われるため、３点の測定データを必要とする従来方式
に比べてより高速の投影面判定が可能になる。また、２
点の測定点の測定方向のベクトル外積を演算する本発明
の方法によると、２点の測定点の深さ位置（ズレ量）が
異なったとしても、その影響を受けることなく、正しい
投影面判定ができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に用いる三次元測定
機の全体構成を示す。三次元測定機本体１１は、制御駆
動部は省略したが、テーブル１３上の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座
標系での三次元移動が可能である。三次元測定機本体１
１の先端にタッチ式プローブ１２が着脱自在に設けられ
て、これによりテーブル１３に置かれたワーク１４の三
次元座標値測定が行われる。測定された座標値はデータ
処理装置１５に送られて、要素計算等の必要なデータ処
理がなされ、測定結果は表示装置１６に表示される。

【００１０】ワーク１４のある面に垂直に開けられた円
または楕円の形状を測定する場合、前述のように要素計
算のための投影面を必要とする。この実施例での投影面
判定法は、次のようになる。図３に示すように、ワーク
１４の面３１に開けられた孔３２に所定深さδまでプロ
ーブを挿入して、孔３２の内壁の２点Ａ，Ｂの座標値を
測定する。孔３２に挿入したプローブ先端を孔３２の内
壁に接触するまで移動させる座標測定動作での二つの測
定方向ａ，ｂは、例えば孔３２の軸に垂直の方向であっ
て、且つそれらのなす角θが０°または１８０°になら
ないように選べばよい。この二つの測定方向ａ，ｂが投
影面判定用の入力データとしてデータ処理装置に１５に
取り込まれる。

【００１１】データ処理装置１５ではまず、入力された
二つの測定方向ａ，ｂの外積が求められる。図３に示す
ように、外積ｃはこれら二つの測定方向ａ，ｂに対して
共に垂直になるベクトルで表される。即ち二つの測定方
向ａ，ｂのなす角度θが０°または１８０°でなけれ
ば、これら二つの測定方向ａ，ｂを含む一つの面が一義
的に決まり、外積ｃはこの面に垂直という関係になる。
そして、求められた外積ｃに最も近い法線ベクトルを持
つ面が投影面３３として判定され、その判定された投影
面３３上で孔３２の形状を求める要素計算がなされる。

【００１２】図２は、データ処理装置１５における上述
した投影面判定と要素計算の処理ブロック構成を示す。
入力された二つの測定方向ａ，ｂの外積が外積演算部２
１で求められ、法線ベクトル判定部２２において求めら
れた外積に最も近い法線ベクトルを持つ面が投影面とし
て選択され、要素計算部２３で投影面での要素計算がな
される。法線ベクトル判定部２２で求められた投影面
は、表示装置１６上に表示して操作者が確認できるよう
にすることが好ましい。

【００１３】この実施例によると、従来のように３個の
座標測定を行う方式に比べて、投影面判定処理が高速に
なる。しかもこの実施例の場合、図４に示すように二つ
の測定点Ａ，Ｂの表面３１から深さ（ズレ量）δ１，δ
２が異なったとしても問題ない。即ち、二つの測定方向
ａ，ｂがいずれも孔の軸に対して垂直であれば、それら
の外積ｃは図３の場合と同様のベクトルとなり、図７で
説明した従来方式の場合のように誤った投影面判定を行
うおそれはない。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、タッ
チ式プローブを持つ三次元測定機を用いてワークの孔の
形状測定を行う場合の要素計算に利用される投影面の判
定処理が、孔内の２点の測定データに基づいて高速に行
われる。また、２点の測定点の測定方向のベクトル外積
を演算する本発明の方法によると、２点の測定点の深さ
位置が異なったとしても、その影響を受けることなく、
正しい投影面判定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に用いる三次元測定機の概
略構成を示す。

【図２】 同実施例の投影面判定処理系のブロック構成
を示す。

【図３】 同実施例の投影面判定処理の方法を説明する
為の図である。

【図４】 同実施例の投影面判定の有効性を説明するた
めの図である。

【図５】 三次元測定機によるワークの孔形状測定の原
理を説明するための図である。

【図６】 従来法による投影面判定法を説明するための
図である。

【図７】 従来法の問題を説明するための図である。

【符号の説明】

１１…三次元測定機本体、１２…タッチ式プローブ、１
３…テーブル、１４…ワーク、１５…データ処理装置、
１６…表示装置、２１…外積演算部、２２…法線ベクト
ル判定部、２３…要素計算部、３１…面、３２…孔、３
３…投影面、Ａ，Ｂ…測定点、ａ，ｂ…測定方向、ｃ…
外積。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タッチ式プローブをもつ三次元測定機を
   用いて、ワークの所定面にある孔の表面形状を、その内
   壁での測定点を前記所定面に対応する投影面に投影して
   測定する方法であって、 前記孔の内壁の２点の座標位置を測定し、 その測定動作における二つの測定方向の外積を求め、 その外積に最も近い法線ベクトルをもつ面を投影面とし
   て求めることを特徴とする三次元測定機を用いた孔形状
   の測定方法。