JP2008076384A - 情報処理方法、情報処理装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 金型部品のような物品を検査する際、物品の実測により得られた点群データと、物品に関する規定の設計データとの関連付けに誤りが生じることを防止する。
【解決手段】 部品に関し規定された設計データの面の形状を表す特徴値と、部品の実測により得られた点群データについて算出した特徴値とを対比することにより、点群データと設計データの面とを関連付ける。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、情報処理技術に関し、特に、物品に関し規定された形状を表す設計データと、例えば被検査品等の物品の形状に関しその物品の実測により得られる点群データとを用いた情報処理技術に関する。

従来、製品の設計工程では、ＣＡＤ装置（２Ｄ−ＣＡＤ装置または３Ｄ−ＣＡＤ装置）を用いて、三次元の形状を有する物品（以下、単に「部品」という）の設計が行われる。設計者は、３Ｄモデルまたは２Ｄ図面のようなＣＡＤモデルに、寸法、寸法公差、幾何公差、注記、記号などの属性情報を入力することにより、設計・製造情報や設計意図などを製造工程などの下流工程に伝達する。

金型製造などの設計を行う下流工程では、上流からのＣＡＤモデルを参照して設計情報を確認する。この確認後、金型設計、ＮＣプログラミング、金型製作、成型及び成型品または金型の検査が行われる。

検査工程では、図面等で指示された寸法公差などの設計情報を基に、接触式三次元測定機（ＣＭＭ：Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）、非接触三次元測定機、または顕微鏡のようなマニュアル測定機などを用いて測定が行われる。また、測定した結果を図面上で確認することができるよう、各寸法に識別子を付加し、測定値を識別子と共に記録することも一般的に行われている。

かかる検査技術に関し、例えば、後述の特許文献１には、測定結果の集計を自動化することにより測定作業の効率を向上する例が示されている。また、他の例として、後述の特許文献２及び特許文献３に記載の技術がある。ここでは、ＣＭＭの経路データに寸法の識別子を付加して測定値を出力し、その測定結果をＣＡＤに読込み込んでＣＡＤ図面上の寸法と照合する。この種の技術は、市販のＣＡＴシステムなどにも採用されている。

一方、後述の特許文献４には、ＣＡＤモデルと非接触三次元測定機などから得られた点群データとの位置合せを行う方法が提案されている。昨今では、この種の技術を利用して、ＣＡＤデータと点群データとのずれ量を対話的に表示し、ずれ量に応じた色で点群を表示するソフトウェアが市販されている。
特開平０８−０８２５７５号公報 特開平０８−１９０５７５号公報 特開２０００−２３５５９４号公報 特開２００１−８２９５１号公報

しかしながら、前述したＣＭＭなどの自動測定機を利用する場合、計測のためのプログラムを計測箇所毎に作成する必要がある。また、マニュアル測定機を用いる場合、計測作業自体に時間がかかる。特に、計測すべき箇所が多い場合、計測に数日間要することもあり、製品開発の大きな障害となっている。このように、接触式の計測技術を採用した場合は計測の作業自体に時間がかかる。よって、前述の特許文献１乃至３に記載の技術のように計測データ処理を自動化するだけでは、費用面及び納期面の両側面を満足することは困難である。

一方、非接触測定機により部品の形状から点群データを得てＣＡＤモデルと照合する方式によれば、計測自体は短時間で行うことができる。この手法では、ＣＡＤモデルに付加されている寸法などの属性情報に対し、部品の計測結果を評価する。その際、ＣＡＤモデルに位置合わせさせた点群データの断面をとって断面を計測する、あるいは点群データから面や稜線を生成し、その面や稜線を対話的に選択して距離を計測する。このため、測定結果を寸法毎に評価するには多くの時間を要する。

また、前述の特許文献４に記載の技術などでは、点群データを寸法のような形状要素と関連付ける際に、両者間の距離を利用する。しかしながら、一般に、測定対象となる部品の形状は、ＣＡＤ図面の形状に対して誤差がある。よって、単にＣＡＤ図面と点群との距離を利用する手法では、点群と形状要素との関連付けに誤りが生じるおそれがある。両者の関連付けに誤りがあると、結果として、正確な検査が困難になる。

更に、形状要素の中には、点群との誤差が大きい箇所など、計測に適さない箇所があるが、計測に適した箇所や設計者の意図を反映した計測点で判定を行わなければ、適切な判定を行うことは困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、物品の実測データとモデルデータとの関連付けに誤りが生じることを防止する技術を提供することにある。

本発明に係る情報処理方法は、三次元形状測定装置によって複数の面を有する測定対象物を測定することにより得られた点群データと、
前記測定対象物の設計データとの関連付けを行なう情報処理方法であって、
前記測定対象物の設計データから、前記複数の面の形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を設定する工程と、
前記点群データの点の中から選択された着目点に対し、前記着目点の周辺の点群データの情報から形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を算出する工程と、
前記着目点から最も距離が近い前記設計データの面を選択する工程と、
前記点群データの特徴値の種別と前記選択された設計データの面の特徴値の種別が一致し、且つ、前記点群データの特徴値と前記選択された設計データの面の特徴値の差が許容範囲かどうか判断する工程と、
前記形状の種別が一致し且つ特徴値の差が許容範囲である場合は前記着目点と前記選択された設計データの面とを関連付ける工程を有することを特徴とする方法である。

また、本発明に係る情報処理装置は、三次元形状測定装置によって複数の面を有する測定対象物を測定することにより得られた点群データと、
前記測定対象物の設計データとの関連付けを行なう情報処理装置であって、
前記測定対象物の設計データから、前記複数の面の形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を設定する設定手段と、
前記点群データの点の中から選択された着目点に対し、前記着目点の周辺の点群データの情報から形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を算出する算出手段と、
前記着目点から最も距離が近い前記設計データの面を選択する選択手段と、
前記点群データの特徴値の種別と前記選択された設計データの面の特徴値の種別が一致し、且つ、前記点群データの特徴値と前記選択された設計データの面の特徴値の差が許容範囲かどうか判断する判断手段と、
前記形状の種別が一致し且つ特徴値の差が許容範囲である場合は前記着目点と前記選択された設計データの面とを関連付ける関連付け手段とを有することを特徴とする装置である。

本発明によれば、部品の設計データの面と部品を測定することにより得られた点群データとの関連付けをそれぞれの面の形状に対する特徴値に基づき行うことから、関連付け処理の精度が高められる。

本発明の一実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態は、本発明をモールド部品の金型生産に適用した形態である。図１に、金型生産の全体の流れに関するフローチャートを示す。

金型生産では、まず、製品の設計を行い、その製品を構成する個々の部品の設計図面を作成する（ステップＳ１０１）。部品の設計図面には、部品製作に必要な寸法等の情報および制約情報などが含まれる。部品の設計図面は２Ｄ−ＣＡＤまたは３Ｄ−ＣＡＤで作成される。３Ｄ−ＣＡＤで作成された３Ｄ図面には、形状及び寸法公差などの属性情報が含まれる。寸法公差は、面、稜線、点等の形状と関連付けることができ、成型品の検査指示及び金型精度の指示などに利用される。

製品の設計工程を終えると、金型部品の組み立てや製品の成型といった製造性の検討を行い、製造工程に関する部品毎の工程図を作成する（ステップＳ１０２）。２Ｄ−ＣＡＤまたは３Ｄ−ＣＡＤで作成される部品の工程図には、部品製作に必要な情報に加えて、詳細な検査指示が含まれる。ここで、詳細な検査指示の例として、寸法あるいは寸法公差のような測定項目に対する番号付け、及び、各測定項目に対する測定ポイントや測定方法の指示などがある。これら詳細な検査指示の情報は、ＣＡＤ上で寸法公差と関連付けることができる。

部品の工程図（工程図面及び金型仕様書）を作成すると、それを基に金型設計を行い、金型図面を作成する（ステップＳ１０３）。金型図面には、金型製作に必要な情報および制約条件が含まれる。金型図面は、２Ｄ−ＣＡＤまたは３Ｄ−ＣＡＤで作成される。３Ｄ−ＣＡＤで作成された金型図面には、形状及び寸法公差などの属性情報が含まれる。

次に、作成した金型図面を基に金型の製作工程を検討し、金型を製作するための工程図を作成する（ステップＳ１０４）。金型は、数値制御による自動加工であるＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）加工と、手動による汎用加工とにより作成される。ＮＣ加工については、ＮＣプログラムの作成指示を行う。

金型図面が作成されると、それを基にＮＣプログラムを作成し（ステップＳ１０５）、作成したＮＣプログラムを実行することにより、工作機械などで金型部品を製作する（ステップＳ１０６）。金型部品を製作し終えると、その部品を予め作成した金型図面（ステップＳ１０３）の情報に基づき検査する（ステップＳ１０７）。そして、検査に合格した金型部品を組み立て、組み立てた金型により製品を成型する（ステップＳ１０８）。

続いて、予め作成した部品の設計図面および製品工程の工程図（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）に基づいて、成型されたモールド部品を検査する（ステップＳ１０９）。検査の結果、合格であれば一連の処理を終了し、不合格の場合は、成型品の精度が不足する個所の金型部品を修正する（ステップＳ１１０）。

次に、計測機器及びＣＡＤ装置を利用した部品検査について説明する。この検査は、上記の一連の工程における金型部品の検査（ステップＳ１０７）および成型品の検査（ステップＳ１０９）等に対応する。

図２に、検査に使用するＣＡＤ装置のような情報処理装置２００の構成を示す。内部記憶装置２０１及び外部記憶装置２０２は、ＣＡＤデータ及びＣＡＤプログラムを保存するＲＡＭのような半導体記憶装置及び磁気記憶装置等である。ＣＰＵ装置２０３は、ＣＡＤプログラムの命令に沿って処理を実行する。表示装置２０４は、ＣＰＵ装置２０３の命令に従い部品形状などの画面を表示する。入力装置２０５は、ＣＡＤプログラムに対して指示等を与えるマウス及びキーボード等である。出力装置２０６は、ＣＰＵ装置２０３の命令により紙図面などを出力するプリンタなどである。外部接続装置２０７は、情報処理装置２００と外部の装置とを接続し、両装置間のデータ授受を制御する。

図３に示すフローチャートを参照して、情報処理装置２００の処理動作について説明する。まず、オペレータが入力装置２０５によりＣＡＤプログラムの起動を指示すると、外部記憶装置２０２に格納されているＣＡＤプログラムが内部記憶装置２０１に読み込まれる。ＣＰＵ装置２０３は、読み込まれたＣＡＤプログラムを実行する（ステップＳ３０１）。

ＣＡＤプログラムの起動後、オペレータがＣＰＵ装置２０３に対し入力装置２０５から対話的に指示することにより、内部記憶装置２０１上にＣＡＤ属性モデルを生成し、表示装置２０４上に画像として表示する（ステップＳ３０２）。このＣＡＤ属性モデルは、本発明における設計データに対応するものであり、取り扱い等については、後に詳細に説明する。なお、設計データの表示は、オペレータが入力装置２０５によりファイル名などを指定操作することにより行ってもよい。すなわち、オペレータが、予め外部記憶装置２０２に用意されている設計データを指定して内部記憶装置２０１に読み込ませるという方法でもあってもよい。

また、オペレータが入力装置２０５により対話的に指示することにより、内部記憶装置２０１上に部品を測定することにより得られた点群データを生成し、表示装置２０４上に画像として表示する（ステップＳ３０３）。点群データは各点ごとの座標データから成る。この点群データの取り扱い等については、後に詳細に説明する。なお、点群データの表示は、前述の設計データの場合と同様に、予め保存された点群データのファイルを指定操作することにより行ってもよい。

ＣＰＵ装置２０３は、読み込まれた設計データ及び点群データ間の位置関係を計算し、設計データに点群データを関連付ける（ステップＳ３０４）。この処理については、別途詳細に説明する。点群データは、設計データの面を表す「Ｆａｃｅ」などの要素毎にグループ化され、内部記憶装置２０１に保存される。

ＣＰＵ装置２０３は、「Ｆａｃｅ」等の要素に設定されている属性情報に対応する測定値を計算する（ステップＳ３０５）。この処理についても、別途詳細に説明する。一例を挙げると、属性情報が「寸法」である場合、この「寸法」の算出のために参照すべき要素に関連付けられた点群から測定点を算出し、算出された測定点間の距離などを測定値として計算する。

ＣＰＵ装置２０３は、算出した測定値が適正か否かを属性情報毎に判定する（ステップＳ３０６）。例えば、属性情報が寸法の場合、寸法に関し内部記憶装置２０１に保存されている称呼値と測定値との差、及び、この称呼値と内部記憶装置２０１に保存されている公差値との差を比較する。比較した結果、前者の差が後者の差よりも大きい場合は、寸法の色あるいは参照している面の色を表示装置２０４により強調表示する。これにより、不合格個所をオペレータに明示することができる。

最後に、オペレータが入力装置２０５により、測定結果を外部記憶装置２０２に保存する（ステップＳ３０７）。尚、上記ステップＳ３０１からＳ３０７までの一部もしくは全てを予めマクロとして定義することにより、自動化することができる。特に、属性情報の数が多い場合、対話的な処理をマクロの実行に置き換えることは有効である。

（ステップＳ３０２の説明）
ここで、ＣＡＤの設計データについて説明する。図４に、設計データの一例を示す。図５は設計データを構成する各部の関連を示す概念図である。

図４（ａ）に示すモデルは、固体のＳｈｅｌｌに関するＣＡＤの設計データのモデルであり、部品の形状をＣＡＤの三次元空間に定義する表現形態である。図示の例は、ソリッド（固体）部に中空部が形成されたモデルである。固体部に関する情報であるＳｏｌｉｄ Ｍｏｄｅｌには、位相情報（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ）と幾何情報（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）とがある。位相情報としては、同図４（ｂ）に示すように、Ｆａｃｅ（面）、Ｌｏｏｐ（ループ）、Ｅｄｇｅ（稜線）及びＶｅｒｔｅｘ（頂点）といった要素が存在する。

また、これらの要素は、図５に示すように、内部記憶装置２０１にて階層的に記憶される。階層の内訳は、１つ以上のＳｈｅｌｌ５Ａ、各Ｓｈｅｌｌ５Ａに対し１つ以上の面（Ｆａｃｅ５Ｂ）。各面（Ｆａｃｅ５Ｂ）に対し１つ以上のループ（Ｌｏｏｐ５Ｃ）、各ループ（Ｌｏｏｐ５Ｃ）に対し１つ以上の稜線（Ｅｄｇｅ５Ｄ）、及び各稜線（Ｅｄｇｅ５Ｄ）に対し２個の頂点（Ｖｅｒｔｅｘ５Ｅ）である。

内部記憶装置２０１の面（Ｆａｃｅ５Ｂ）には、平面や円筒面といった複数の面形状をあらわす特徴値の種別及び特徴値が幾何情報（Ｓｕｒｆａｃｅ情報５Ｂ＿２）として関連付けられている。

この設計データの特徴値の種別及び特徴値は、特徴値の種別及び特徴値を設定する設定手段によって予め設定しておく。（設計データから特徴値の種別及び特徴値を設定する工程）。

面のタイプ（形状）をここでは特徴値の種別と呼び、平面、曲面、円筒面といった面の形状を表すデータが記憶されている。また、面の向き、面の形状を表す数値をここでは特徴値と呼ぶ。具体的には、例えば、平面の場合は法線ベクトルあるいは単位法線ベクトル（法線ベクトルと呼ぶ）、曲面の場合は２方向の曲率、円筒面の場合は、半径と軸の方向ベクトルを本実施形態では記憶させているが、この限りではない。また、本実施形態では特徴値の種別を別のデータとして記憶させているが、特徴値の種別を特徴値から判断することも可能である。

また、ＣＰＵ装置２０３のプログラムを実行することで内部記憶装置２０１に記憶させた設計データから計算し、設定してもよい。Ｅｄｇｅ５Ｄに対しては、幾何情報となる直線や円弧といった形状を表現するＣｕｒｖｅ情報５Ｄ＿２が関連付けられる。Ｖｅｒｔｅｘ５Ｅに対しては、三次元空間の座標値であるＰｏｉｎｔ情報５Ｅ＿２が幾何情報として関連付けられている。

また、Ｓｈｅｌｌ５Ａ、Ｆａｃｅ５Ｂ、Ｌｏｏｐ５Ｃ、Ｅｄｇｅ５Ｄ及びＶｅｒｔｅｘ５Ｅの各位相要素には、寸法のような属性情報５Ａ＿１／５Ｂ＿１／５Ｃ＿１／５Ｄ＿１／５Ｅ＿１が内部記憶装置２０１上で関連付けられて保存されている。

ここで、上記の面（Ｆａｃｅ５Ｂ）を例に挙げて、内部記憶装置２０１での記憶形態について説明する。図６に、内部記憶装置２０１における面（Ｆａｃｅ５Ｂ）の記憶形態を模式的に示す。面（Ｆａｃｅ５Ｂ）は、ＣＡＤの設計データモデルの面を識別するためのＦａｃｅＩＤ、その面を構成するＬｏｏｐ５Ｃへのポインタ、面形状を表すＳｕｒｆａｃｅ情報５Ｂ＿２へのポインタ、及び、Ｆａｃｅ属性情報５Ｂ＿１へのポインタからなる。

Ｌｏｏｐ５Ｃは、面を構成する全てのＬｏｏｐの識別情報（「Ｌｏｏｐ ＩＤ」）をリスト形式で保存したものである。Ｓｕｒｆａｃｅ情報５Ｂ＿２は、面の種別を表す特徴値の種別（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｙｐｅ）、及び、そのパラメータ値である特徴値（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）から構成される。Ｆａｃｅ属性情報５Ｂ＿１は、寸法のような「属性タイプ」及びタイプに応じた「属性値」から構成される。属性値には、Ｆａｃｅ５Ｂへのポインタや、その属性が所属するグループへのポインタなども含まれる。

（ステップＳ３０３の説明）
図７を参照して点群データについて説明する。点群データは、モールド部品などの被測定対象物の表面若しくは内部を点により三次元で表現したもので、三次元形状測定装置などを用いて取得することができる。

例えば、ＣＣＤカメラ等により撮影した像から、画像処理、データ処理を行ない、点群データを得る。

図７（ｂ）は、同図７（ａ）に示す３Ｄ形状の部品から得られた点群データの一例である。点群データは、複数の点の集合体として表示装置２０４に表示される。また、点群データは、図７（ｃ）に示すような「Ｘ座標」、「Ｙ座標」及び「Ｚ座標」の三次元座標値を含むデータ形式で内部記憶装置２０１などに保存される。

（ステップＳ３０４の説明）
図８、図９、図１０及び図１１、並びに図１２のフローチャートを参照して、設計データと点群データとの関連付け処理（図３：Ｓ３０４）について説明する。以下は、設計データと点群データの位置合せを行った後、設計データのそれぞれの面に点群を関連付ける例である。

図８に、設計データ８０１と点群８０２との位置合わせの例を示す。この位置合わせにあたり、ＣＰＵ装置２０３は、プログラムを実行することで位置合わせを行なう手段を機能させ、点群８０２を構成する個々の点と設計データとの距離の自乗和を求める。そして、自乗和が最小となる位置にて点群８０２と設計データ８０１とを合わせる（図１２：ステップＳ３１１（位置合わせを行なう工程））。なお、位置合せの計算対象となる面や、対象となる点群８０２の部分をオペレータが指定することで、位置合わせに設計意図を反映させてもよい。これにより、計算時間を短縮することができる。

上記のような位置合わせを行った後、点群８０２を構成する各点と、設計データの面を関連付ける。各点から最も距離が近い設計データの面を関連付けると部品の計測により得られた点群データと設計データとの間には誤差があるため、点群が設計データの誤った面に関連付けられグループ化されるおそれがある。本実施形態では、点群データから特徴値を抽出し、それを設計データの特徴値と比較することで、誤った関連付けを防ぐ。

特徴値を利用した関連付け処理について、以下に詳細に説明する。まず、ＣＰＵ装置２３は、プログラムを実行させて前記点群データの点の中から着目点を選択する（ステップＳ３１２ 着目点を選択する工程）。着目点とは点群データの中から選ばれた点のことであり、点群データの点は順番に選択される。この選択は、ＣＰＵ装置２３は、プログラムを実行させて自動的に行なってもよいし、手動で選択してもよい。基本的には、全ての点を選択し、関連付けを行なうが、データ処理を簡略化するために、データ処理上重要な部分を重点的に選択し、あまり必要のない部分は間引いて選択するというような重み付けを行なってもよい。

さらにＣＰＵ装置は、選択された着目点の近傍の点の情報から着目点が位置する面の形状を求める。つまり、ＣＰＵ装置２０３は、プログラムを実行することで着目点の周辺の点群データの情報から形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を算出する算出手段を機能させ、着目点の周辺の点群データの情報から形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を算出する。（ステップＳ３１３ 特徴値及び特徴値の種別を算出する工程）。この算出方法は、三次元座標値において最近接点の３点がなす面の法線ベクトルを求める等の公知の方法を用いて算出する。これらの処理は、広く普及した公知の方法であるため説明は省略する。

その結果、近似する形状が平面の場合は、例えば法線ベクトルが特徴値として算出される。近似する形状が円筒面の場合は、例えば半径及び軸の方向ベクトルが特徴値として算出される。また、近似する形状が曲面の場合は、特徴値として例えば曲率が算出される。しかし、その面の形状の特徴である面の向き、面の形等を表す数値であれば、これに限らない。

続いて、ＣＰＵ装置２０３は、プログラムを実行することで設計データの面を選択する選択手段を機能させ、着目点から最も距離が近い設計データの面を選択する（ステップＳ３１８（設計データの面を選択する工程））。具体的には、例えば、着目点と設計データの各面との距離を算出し、一番短い距離にある面を選択する。

そして、さらにプログラムを実行させることで、選択された設計データの面が適当かどうか判断する判断手段を機能させ、選択した設計データの面に設定されている特徴値の種別と、着目点の周辺の点群データの情報から求めた特徴値の種別を対比する。特徴値の種別とは、面のタイプ（形状）であり、例えば平面、円筒面、曲面のことである。この対比において、例えば、点群データの特徴値の種別と設計データの特徴値の種別が平面であれば、特徴値の種別が一致すると判定する。また、例えば、一方の特徴値の種別が平面であり、他方が円筒面の場合は、不一致と判定する。

上記対比の結果、特徴値の種別が一致する場合（ステップＳ３１９：Ｙｅｓ）は、前記判断手段は、次のような処理を続けて行なう。まず、点群データの周辺の点群データの情報から算出した特徴値と設計データに設定されている特徴値を比較した値（以下、比較値と呼ぶ）が許容範囲内であるか否かを判定する。この許容範囲の値は、予め内部記憶装置に記憶させておく。そして、選択された設計データの面が適当かどうか判断する（選択された設計データの面が適当かどうか判断する工程）。判定の結果、特徴値の比較値が許容範囲内である場合（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、その着目点と設計データの面との関連付けを確定し、内部記憶装置２０１に記憶させる（ステップＳ３２１（関連付け工程））。ここで比較値とは、平面の特徴値が例えば法線ベクトルの場合はその角度の差のことであり、円筒面の特徴値が例えば半径の場合はその長さの差のことであり、軸の方向ベクトルの場合は角度の差のことである。また、曲面の場合の特徴値が例えば曲率の場合は、曲率の差、あるいは曲率半径の差を表す。

具体的には、着目点の周辺部の点群から得られた近似形状が平面である場合、その着目点に最も近い平面の設計データが選択される。設計データの平面の法線ベクトルと、着目点における法線ベクトルからその角度の差を算出し、この値が許容範囲内であれば、設計データの面と着目点を関連付ける。

一方、着目点から最も近い設計データの面と着目点の間で、特徴値の種別が一致しない場合は（ステップＳ３１９：Ｎｏ）、その着目点から２番目に近い設計データの面を選択する（ステップＳ３２２）。そして選択された設計データの面が適当かどうか判断する工程を繰り返す。また、特徴値の種別は一致するが特徴値の比較値が許容範囲を超えるという場合も（ステップＳ３２０：Ｎｏ）、次に近い設計データの面による判定に移行する（ステップＳ３２２）。そして、着目点と設計データの面との関連付けが確定するまで、予め設定された回数を上限として、選択された設計データの面が適当かどうか判断する工程および関連付け工程を繰り返す。

また、着目点と設計データの面との関連付けが確定するごとに（ステップＳ３２１）、着目点を他の点に移行し、上記処理を行う。点群データの点全てについて関連付けを行なってもよいし、点群データの中の一部の点についてのみ関連付けを行なってもよい。

ここで、特徴値を用いた上記の一連の処理に関し、より具体的な例を挙げて説明する。図１０は、図８に示す領域ｂに関する処理例を模式的に示したものである。図１０に示すように、領域ｂにおける点グループ１００１は、位置合わせ処理により、設計データの面のＦａｃｅ＿Ｃの近傍に配置されている。図示の点Ｐ１が、着目点として選択されたとする。その着目点Ｐ１周辺の点群データの情報から、その形状が平面に近似され特徴値としては法線ベクトルＶ１が算出される。よって、着目点Ｐ１は、特徴値の種別は平面であり、特徴値は法線ベクトルＶ１を持つ点である。

図１０より、法線ベクトルＶ１を持つ着目点Ｐ１に最も近い設計データの面はＦａｃｅ＿Ｄである。しかしながら、Ｆａｃｅ＿Ｄは、特徴値の種別は円筒面であり、特徴値としては半径Ｒが算出される。Ｆａｃｅ＿Ｄの特徴値の種別（円筒面）は、着目点Ｐ１の特徴値の種別（平面）とは異なる。したがって、着目点Ｐ１に最も近い面はＦａｃｅ＿Ｄであっても、このＦａｃｅ＿Ｄには着目点Ｐ１を関連付けないと判定する。

そこで、着目点Ｐ１に対し、Ｆａｃｅ＿Ｄの次に近いＦａｃｅ＿Ｃに着目して特徴値の種別を比較する。Ｆａｃｅ＿Ｃは、特徴値の種別が平面であり、特徴値として法線ベクトルＶ２を持つ。Ｆａｃｅ＿Ｃの特徴値の種別（平面）は、着目点Ｐ１の特徴値の種別（平面）と種別が一致する。このとき、法線ベクトルＶ１及びＶ２間の角度が許容範囲内である場合、着目点Ｐ１とＦａｃｅ＿Ｃとの関連付けが確定される。

また、図１０に示すグループ１００２に属する点は、その周辺の点群データから円筒面のＦａｃｅに近似される。また、グループ１００２の各点から最も近い面はＦａｃｅ＿Ｄである。この場合、Ｆａｃｅ＿Ｄの半径と、グループ１００２の点群によって近似された円筒面の半径との差が、許容誤差の範囲内で一致する場合、グループ１００２の各点はＦａｃｅ＿Ｄに関連付けられる。

上記の本実施形態のように、設計データと点群データとの関連付けに先立って両者の位置合わせ（図１２：Ｓ３１１）を行うことで、点群に関連付けるべき設計データの面を概ね予測することができる。これにより、関連付けの精度を高めることができるが、本発明を実施するにあたっては、事前の位置合わせ処理を省略してもよい。すなわち、位置合わせ処理を行うことなく、設計データの面に点群の各点を関連付けてもよい。位置合わせ処理を省略することで、一連の処理が簡素化される。

（ステップＳ３０５の説明）
図１３に示すフローチャートに沿って測定値の算出（図３：Ｓ３０５）について説明する。図１１に、測定値の一例を示す。図示の寸法Ｍ１は、設計データの面であるＦａｃｅ＿Ｅ及びＦａｃｅ＿Ｆを参照して導き出された値である。この寸法Ｍ１を計算するために、ＣＰＵ装置２０３は、プログラムを実行することで測定指示点認識手段を機能させる。そして設計データの面Ｆａｃｅ＿Ｅ及びＦａｃｅ＿Ｆにおけるそれぞれの代表点を測定指示点として認識する（ステップＳ３３１（測定指示点認識工程））。

続いて、ＣＰＵ装置２０３は、プログラムを実行することで測定点設定手段を機能させ、認識したＦａｃｅ＿Ｅの測定指示点に基づいて、このＦａｃｅ＿Ｅに関連付けられている実測の点群データから測定点を求める（ステップＳ３３２（測定点を求める工程）。また、他方のＦａｃｅ＿Ｆについても同様に、内部記憶装置２０１にてＦａｃｅ＿Ｆに関連付けられている点群データを用い、Ｆａｃｅ＿Ｆ上の測定点を求める。測定点としては、測定指示点に対して点群の中で最も近い点を採用することができる。この他、測定指示点を含む予め指定されている領域にある点群の重心を測定点としてもよい。

上記処理によりＦａｃｅ＿Ｅ及びＦａｃｅ＿Ｆの測定点が求められると、ＣＰＵ装置２０３は、プログラムを実行することで測定値算出手段を機能させる。そして寸法Ｍ１に関する図１１に示す方向の距離を測定値として計算する（ステップＳ３３３（測定値を算出する工程））。寸法を規定する方向については、寸法の属性情報として予め内部記憶装置２０１に保存しておく。

また、その他の設計データの面であるＦａｃｅ＿Ｇ及びＦａｃｅ＿Ｈは、ともに円筒面であり、寸法Ｍ２及び寸法Ｍ３が算出されている。この事例のように、寸法の算出のために参照する面が円筒面の場合、円筒面の軸に垂直な断面上に複数の測定指示点を生成し、上述の方法で測定点を計算する。そして、求められた測定点から最小自乗法で近似される円筒面を求め、その円筒面の径を測定値として算出する。

なお、測定指示点を定めるにあたっては、オペレータが設計データの面に対し予め所定の点を指定しておいてもよい。その場合、指定された点が、上記処理で生成される測定指示点となる。また、測定指示点をＣＰＵ装置２０３で計算することもでき、例えば面の中心を測定指示点とすることができる。また、一定の間隔で測定指示点の候補を算出し、面上に含まれる候補を測定指示点とすることもできる。ただし、測定に面の境界部を用いると精度が劣る可能性が高いため、面の境界から一定距離にある測定指示点の候補を測定指示点から除外してもよい。

また、設計データで寸法などの属性情報が指定されていない要素についても、測定値を計算することができる。例えば、属性情報の指定がない面がある場合、前述の方法で測定指示点を算出し、その測定指示点とその面に関連付けられている点群データから測定点を求める。そして、求められた測定点と、設計データの対象Ｆａｃｅの測定指示点との距離、すなわち点群と設計データとの位置の誤差を測定値とする。属性情報を省略する上記手法によれば、検査工程を効率化することができる。

また、複数の測定指示点を用いて測定値を計算してもよい。更に、面のような要素に関連付けられている全ての点群について、その要素との距離を求めるようにしてもよい。この場合、求められた距離の最大値または平均値、あるいは、昇順に並べた距離の平均値から一定の分散の範囲を測定値とすることができる。

また、設計データに基準となる地点を設定し、その基準から面等の要素までの距離に対応させた複数の公差値を定義することができる。これにより、基準点からの距離に応じて測定値の合否基準を変更することができる。例えば、ある基準点から離れた位置にある面ほど、段階的に公差値を大きくするといった設定が可能である。これは、基準点の近傍にある面よりも、遠方にある面に関連付けられた点群ほど検査精度を緩めたいという用途に好適である。判定の結果、測定値が面等の要素の公差値を上回る場合、例えば、その要素に対し寸法ラベルなどの識別子を付加する。これにより、判定結果が視覚的にわかるように表示装置２０４に表示することができる。基準からの距離により合否基準を複数設定する上記手法によれば、ＪＩＳなどで規定されている普通許容差に対応した、工学的に有益な判定を実現することができる。

以上説明した実施形態によれば、設計データと点群データとの関連付けを、両者の特徴値に基づき判断することから、設計データの面に対する点群の関連付け精度が高められる。これにより、実際には対応しないにも拘らず近傍に位置する設計データ及び点群が関連付けられることを防止することができ、結果、検査の信頼性が向上する。

［他の実施形態］
検査対象の部品の形状を表現するデータに関し、上記実施形態では点群データを用いたが、本発明を実施するうえで形状を表現する手段としては、点群データに限定されない。点群データに替えて、例えば、小型の立方体の集合により形状を表現するボクセルデータを用いることができる。この場合、ボクセルデータの中心を点として取り扱うことで検査業務を効率化することができる。

また、本発明の適用範囲は、モールド部品の検査工程に限定されるものでなく、種々の物品の検査工程に適用可能である。本発明は、寸法や寸法公差に代表されるＣＡＤの属性情報を個別に評価するコンピュータ処理の支援に好適である。

本発明の実施形態におけるモールド部品の金型生産の手順を示すフローチャートである。 実施形態の情報処理装置の構成を示すブロック図である。 実施形態の情報処理装置の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態の情報処理装置が取り扱う設計データに関する説明図である。 実施形態の情報処理装置が取り扱う設計データの階層関係に関する説明図である。 実施形態における内部記憶装置での設計データの面（Ｆａｃｅ）に関するデータの説明図である。 実施形態における点群データの例に関する説明図である。 実施形態における点群データと設計データとの位置合わせ処理に関する説明図である。 実施形態において点群データを設計データに関連付ける例を説明するための説明図である。 実施形態において点群データを設計データに関連付ける例を説明するための説明図である。 実施形態における測定値の計算例を説明するための説明図である。 実施形態における設計データと点群データとの関連付け処理の詳細手順を示すフローチャートである。 実施形態における測定値の算出処理の詳細手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２００ 情報処理装置
２０１ 内部記憶装置
２０２ 外部記憶装置
２０３ ＣＰＵ装置
２０４ 表示装置
２０５ 入力装置
２０６ 出力装置
２０７ 外部接続装置
８０１ 設計データ（ＣＡＤ属性モデル）
８０２ 点群データ
９０１、９０２、１００１、１００２ 点群

Claims (7)

1. 三次元形状測定装置によって複数の面を有する測定対象物を測定することにより得られた点群データと、
   前記測定対象物の設計データとの関連付けを行なう情報処理方法であって、
   前記測定対象物の設計データから、前記複数の面の形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を設定する工程と、
   前記点群データの点の中から選択された着目点に対し、前記着目点の周辺の点群データの情報から形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を算出する工程と、
   前記着目点から最も距離が近い前記設計データの面を選択する工程と、
   前記点群データの特徴値の種別と前記選択された設計データの面の特徴値の種別が一致し、且つ、前記点群データの特徴値と前記選択された設計データの面の特徴値の差が許容範囲かどうか判断する工程と、
   前記形状の種別が一致し且つ特徴値の差が許容範囲である場合は前記着目点と前記選択された設計データの面とを関連付ける工程を有することを特徴とする情報処理方法。
2. 前記着目点から最も距離が近い前記設計データの面を選択する工程の前に、前記設計データと前記点群データの位置合わせを行なう工程を有することを特徴とする請求項１記載の情報処理方法。
3. 前記関連付ける工程の後、点群データの中から前記着目点とは別の着目点を選択し、前記算出する工程、前記選択する工程、前記判断する工程及び前記関連付ける工程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の情報処理方法。
4. 前記面の形状をあらわす特徴値の種別は、前記面が平面であるときは法線ベクトルであり、前記面が曲面であるときは曲率であり、前記面が円筒であるときは半径であることを特徴とする請求項１記載の情報処理方法。
5. 前記設計データの面と関連付けられた点群データから、複数の測定点を求める工程と、前記複数の測定点間の距離から前記設計データに対応する測定値を算出する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理方法。
6. 三次元形状測定装置によって複数の面を有する測定対象物を測定することにより得られた点群データと、
   前記測定対象物の設計データとの関連付けを行なう情報処理装置であって、
   前記測定対象物の設計データから、前記複数の面の形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を設定する設定手段と、
   前記点群データの点の中から選択された着目点に対し、前記着目点の周辺の点群データの情報から形状をあらわす特徴値及び特徴値の種別を算出する算出手段と、
   前記着目点から最も距離が近い前記設計データの面を選択する選択手段と、
   前記点群データの特徴値の種別と前記選択された設計データの面の特徴値の種別が一致し、且つ、前記点群データの特徴値と前記選択された設計データの面の特徴値の差が許容範囲かどうか判断する判断手段と、
   前記形状の種別が一致し且つ特徴値の差が許容範囲である場合は前記着目点と前記選択された設計データの面とを関連付ける関連付け手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
7. コンピュータを請求項６に記載の情報処理装置として機能させることを特徴とするプログラム。

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