JP6456205B2 - 測定対象物の断面形状測定方法 - Google Patents

Description

測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の当該測定対象物の断面形状を測定する方法に関し、特に、軸線と交差する方向に突出した部位を有する測定対象物の断面形状を測定する方法に関する。

近年、工作機械によって加工されるワークの材料が多様化しており、例えば、タービンブレードのように高い耐熱性が要求される製品を製造する場合には、ニッケル基超合金がワークの材料になるといったように、一般的な炭素鋼の価格の数十倍以上高価な材料がワークの材料となる機会も増加している。このような高価な材料からなるワークを加工する場合、材料の浪費を抑えてコストの削減を図るためには、除去量を削減することが極めて重要である。そこで、特に、ワークが高価な材料からなる場合には、ワークからの除去量を極力少なくするために、製品の最終形状に近い形状（ニアネットシェイプ）のワークを鍛造や鋳造によって予め製造し、これを工作機械によって製品形状に加工することが行われている。

ところで、ニアネットシェイプのワークを最小限の除去量で製品の形状に加工する場合、工作機械上に取り付けられるワークの三次元空間内における位置を正確に定義しておくことが必要不可欠である。そこで、従来、ワークを特定の位置に保持するための特別な取付具を使用する、或いは、特開平８−３１３２４２号に開示されたようなタッチプローブを用いてワークの三次元空間内における位置を測定するようにして、工作機械上に取り付けたワークの三次元空間内における位置を定義するようにしている。

特開平８−３１３２４２号公報

ところが、特別な取付具を使用するようにして、取り付けたワークの三次元空間内における位置を定義するようにした場合、最終製品の形状ごとに専用の取付具を用意しなければならない。そのため、取付具を設計・製造するための時間や費用が必要になり、その分だけ製品の製造コストが増加するという問題がある。また、三次元空間におけるワークの位置を定義することはできるが、ワークの形状の適否を判断するためには、ワークの形状を測定するための測定手段を別途用意しなければならない。

また、取り付けたワークの位置をタッチプローブによって測定することにより、当該ワークの位置を定義する場合には、以下のような問題がある。

即ち、タッチプローブは参照領域のみを測定するようになっているため、タッチプローブを用いたとしてもワーク全体の形状を認識することができず、三次元空間におけるワークの位置を定義した際に誤差が生じ易い。したがって、ニアネットシェイプのワークを製造する際に、本来であれば削り代を少なくすることができるにもかかわらず、上記誤差が生じることを考慮して削り代を余分に確保する必要があるため、余分なコストがかかるという問題がある。

更に、上述したように、タッチプローブを用いたとしてもワーク全体の形状を認識することができないため、ワーク形状の適否を正確に判断することができないという問題もある。

ここで、ワークの位置を定義したり、ワーク形状の適否を判断する方法としては、上述した方法以外にも、ワークの断面形状を測定したり、測定した断面形状を基にしてワークの三次元モデルを生成する方法がある。しかしながら、これらの方法についても、ワークの位置を正確に定義したり、ワーク形状の適否を正確に判断するためには、ワークの断面形状を正確に測定することが必要不可欠である。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、測定対象物の断面形状を正確に測定することができる測定対象物の断面形状測定方法の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
レーザ光を照射して、測定対象物までの距離を検出するように構成されたレーザ測長器を用い、
前記測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の断面形状が、前記軸線と交差する方向に突出した部位を有する該測定対象物の、前記断面形状を測定する方法であって、
前記測定対象物を、前記軸線を中心として回転可能に、回転軸に保持させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に対して進退可能であり、且つこの進退方向に移動可能に、更に前記レーザ光が前記軸線と直交するように、支持機構に支持させる準備工程と、
前記測定対象物を回転させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に接近させて、該レーザ測長器によって前記測定対象物が検出された後、前記測定対象物の回転を停止させ、ついで、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記進退方向及び前記軸線と直交するスキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位に係る三次元位置情報を取得する第１測定工程と、
次に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第１の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する第２測定工程と、
少なくとも、前記第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出する断面形状算出工程とを実施するようにした、測定対象物の断面形状測定方法に係る。

この測定対象物の断面形状測定方法においては、第１測定工程及び第２測定工程を行うことによって、測定対象物における突出部位をスキャンして、取得した三次元位置情報を基にして、適宜設計データ等を参照するなどし、測定対象物の断面形状を算出する。

また、上記測定対象物の断面形状測定方法は、
前記測定対象物の突出部位と前記異なる突出部位との間である、中間部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第２の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記中間部位に係る三次元位置情報を取得する第３測定工程と、
次に、前記測定対象物の前記中間部位とは異なる中間部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第３の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる中間部位に係る三次元位置情報を取得する第４測定工程とを更に実施し、
前記断面形状算出工程において、少なくとも、前記第１測定工程、第２測定工程、第３測定工程及び第４測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出するようにしても良い。

この場合、第１測定工程から第４測定工程を行うことによって、測定対象物の全周をスキャンして、取得した三次元位置情報を基にして測定対象物の断面形状を算出するようになっている。したがって、測定対象物の断面形状を正確に測定することができる。

また、第１及び第２測定工程を行って測定対象物における前記突出部位の三次元位置情報を取得した後、第３及び第４測定工程を行って前記中間部位の三次元位置情報を取得するようにしており、予め取得した突出部位の三次元位置情報を基にして、前記中間部位の三次元空間内における位置に「当たり」をつけ、第３及び第４測定工程を実施することができるようになるため、測定対象物の断面形状を算出するまでに要する時間を、全体として短縮することも可能となる。

そして、この断面形状測定方法によって正確な断面形状を測定することで、測定した断面形状に基づいて、測定対象物の加工用の基準姿勢（位相）を決定することができるようになり、また、軸線方向に沿って測定対象物の断面形状を測定することで、測定した複数の断面形状を基にして三次元モデルを生成し、この三次元モデルによって測定対象物の位置の定義や測定対象物の形状の適否を正確に判断することもできるようになる。

以上のように、本発明に係る測定対象物の断面形状測定方法によれば、測定対象物の断面形状を正確且つ短時間で測定でき、測定した断面形状を基にして、測定対象物の加工用の基準姿勢を決定する、或いは三次元モデルを生成して測定対象物の位置する又は測定対象物の形状の適否を判断することができるようになる。したがって、従来のように、測定対象物の三次元空間内における位置を定義するために専用の取付具を用いる必要もなく、測定対象物の全周をスキャンして得られた正確な断面形状を基にして、三次元モデルを高精度に構築し、この三次元モデルを基にすることで、誤差を極力抑えた上で測定対象物の位置を定義できる。更に、三次元モデルと製品形状とを比較することによって、測定対象物の形状の適否を精度良く判断することもできるようになる。

尚、「第１の角度」とは、前記異なる突出部位に対してレーザ光が照射されるようになる位相まで、第１測定工程後の測定対象物を回転させるのに必要な角度であり、「第２の角度」とは、前記中間部位に対してレーザ光が照射されるようになる位相まで、第２測定工程後の測定対象物を回転させるのに必要な角度であり、「第３の角度」とは、前記異なる中間部位に対してレーザ光が照射されるようになる位相まで、第３測定工程後の測定対象物を回転させるのに必要な角度である。

ところで、測定対象物の形状によっては、第１測定工程において検出した突出部位の表面から軸線までの距離よりも、第２、第３、第４測定工程で検出される突出部位又は中間部位の表面から軸線までの距離の方が極端に短く、第２、第３、第４測定工程で検出される突出部位又は中間部位がレーザ測長器の測長領域外に位置している場合がある。

この場合、上記断面形状測定方法では、前記第２、第３、第４測定工程のそれぞれにおいて前記レーザ測長器によって前記測定対象物が検出できなかった場合、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させるようにして、第２、第３、第４測定工程で検出される突出部位又は中間部位をレーザ測長器の測長領域内に位置させるようにする。

尚、前記準備工程、並びに第１測定工程から第４測定工程では、測定対象物の一端部を回転軸に保持させるようにしても良いし、測定対象物の両端部をそれぞれ対応する回転軸に保持させるようにしても良い。

尚、前記測定対象物としては、例えば、その断面形状が、前記軸線を中心とするほぼ線対称の位置に２つの突出部位を有するブレードを挙げることができる。このブレードのように、軸線を中心とする線対称の位置に２つの突出部位を有した形状の測定対象物の断面形状を測定する場合には、前記第１の角度を１８０°、前記第２の角度を９０°、前記第３の角度を１８０°とする。

これにより、第１測定工程で突出部位の三次元位置情報を取得した後、第２測定工程において、測定対象物を第１の角度である１８０°回転させることにより、軸線を挟んだ反対側にある突出部位（異なる突出部位）がレーザ測長器と対向した状態となり、当該異なる突出部位の三次元位置情報を取得することができる。ついで、第３測定工程において、測定対象物を第２の角度である９０°回転させることによって、２つの突出部位の間にある中間部位がレーザ測長器と対向した状態となり、当該中間部位の三次元位置情報を取得することができる。しかる後、第４測定工程において、測定対象物を第３の角度である１８０°回転させることによって、軸線を挟んだ反対側にある中間部位（異なる中間部位）がレーザ測長器と対向した状態となり、当該異なる中間部位の三次元位置情報を取得することができる。

また、前記測定対象物としては、その断面形状が正多角形であるものを例示することもできる。このように、断面形状が正多角形である場合には、正多角形の頂点の数をｎとし、前記第１の角度を３６０°／ｎ、前記第２の角度を１８０°／ｎ、前記第３の角度を３６０°／ｎとする。

この場合、前記第１測定工程を実施した後、第２測定工程を（ｎ−１）回繰り返し実施し、ついで、第３測定工程を実施し、その後、第４測定工程を（ｎ−１）回繰り返し実施するようにして、ｎ個の突出部位及びｎ個の中間部位の三次元位置情報を取得し、これらを基に測定対象物の断面形状を算出することができる。

具体的に言えば、まず、第１測定工程で突出部位の三次元位置情報を取得する。次に、第２測定工程において、第１の角度である３６０°／ｎだけ測定対象物を回転させ、第１測定工程で三次元位置情報を取得した突出部位の隣の突出部位（異なる突出部位）の三次元位置情報を取得し、（ｎ−１）個の突出部位の三次元位置情報を取得するまで、即ち、計（ｎ−１）回の第２測定工程を繰り返し行う。次に、第３測定工程において、第２の角度である１８０°／ｎだけ測定対象物を回転させ、前記中間部位の三次元位置情報を取得する。その後、第４測定工程において、第３の角度である３６０°／ｎだけ測定対象物を回転させ、第３測定工程で三次元位置情報を取得した中間部位の隣の中間部位（異なる中間部位）の三次元位置情報を取得し、（ｎ−１）個の中間部位の三次元位置情報を取得するまで、計（ｎ−１）回の第４測定工程を繰り返し行う。しかる後、取得したｎ個の突出部位及びｎ個の中間部位の三次元位置情報を基にして、測定対象物の断面形状を算出する。

尚、前記「正多角形」とは、厳密な意味での正多角形に限られるものではなく、各辺の長さが多少異なる、或いは、頂点が丸みを帯びているようなほぼ正多角形も含む概念である。

また、上記断面形状測定方法における第２測定工程は、前記測定対象物を回転させない状態で、前記レーザ測長器と対向する位置に反射鏡を配置し、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させた後、前記レーザ測長器から照射されるレーザ光を前記反射鏡により反射させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に照射させるとともに、前記反射鏡を前記軸線と平行な軸を中心に回転させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位をレーザ光によってスキャンし、前記レーザ測長器の三次元空間内の位置と、該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する工程であっても良い。

このようにすれば、測定対象物を回転させることになく、前記異なる突出部位の三次元位置情報を取得することができ、第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られた突出部位の三次元位置情報を基にして、測定対象物の断面形状を正確且つ短時間で算出することができる。

以上のように、本発明に係る測定対象物の断面形状測定方法によれば、第１測定工程から第４測定工程の各工程において、突出部位又は中間部位の三次元位置情報を測定するようにして、測定対象物の全周に亘る三次元位置情報を取得し、この三次元位置情報を基にして測定対象物の断面形状を算出するようにしているため、正確な断面形状を測定することができる。

そして、この断面形状測定方法によって測定対象物の正確な断面形状を測定することにより、測定された断面形状を基にして、測定対象物の加工用の基準姿勢を正確に定義できる。また、正確に測定された断面形状を基に三次元モデルを構築し、これを基に測定対象物の三次元空間内における位置を正確に定義できるとともに、測定対象物の形状の適否を正確に判断することも可能となる。

本発明に係る測定対象物の断面形状測定方法の実施に用いる旋盤の構成の一部を示した概略図である。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 ブレード形状の測定対象物の断面形状の測定し、三次元モデルを生成する過程を説明するための説明図である。 ブレード形状の測定対象物の断面形状の測定し、三次元モデルを生成する過程を説明するための説明図である。 ブレード形状の測定対象物の断面形状の測定し、三次元モデルを生成する過程を説明するための説明図である。 ブレード形状の測定対象物の断面形状の測定し、三次元モデルを生成する過程を説明するための説明図である。 他の実施形態に係る断面形状測定方法の実施に用いる旋盤の構成の一部を示した概略図である。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 制御装置による一連の処理の流れを示したフローチャートである。 断面形状が五角形である測定対象物を測定する過程を説明するための説明図である。 断面形状が五角形である測定対象物を測定する過程を説明するための説明図である。 断面形状が五角形である測定対象物を測定する過程を説明するための説明図である。 突出部位及び中間部位をスキャンする他の態様を説明するための説明図である。

以下、具体的な実施の形態につき、図面を参照して説明する。尚、本例においては、旋盤の主軸に取り付けられた測定対象物の断面形状を測定する態様を一例として説明する。

図１は、旋盤１の構成の一部を示した概略図であり、この旋盤１は、測定対象物Ｗの一端部を水平に把持する第１チャック２や、この第１チャック２と対向するように配置され、前記測定対象物Ｗの他端部を水平に把持する第２チャック３、軸線中心に回転自在に支持される工具主軸を備えた刃物台４、刃物台４の工具主軸に保持されたレーザ測長器５、刃物台４を支持するクイル６などを備えており、前記レーザ測長器５は、レーザ光を照射するレーザ発振器５ａと、レーザ光を受光する複数の受光素子からなる受光部５ｂとから構成されている。尚、図１においては、図示の都合上、第２チャック３の図示を省略した。

また、図１において特に図示していないが、旋盤１は、ベッドや、ベッド上に固設される第１主軸台、水平な軸線中心に回転自在に第１主軸台に保持される第１主軸、第１主軸と対向するように配設される第２主軸台、第１主軸の軸線と同軸且つ軸線中心に回転自在に第２主軸台に保持される第２主軸、ベッド上に固設されるフレーム、第１主軸の軸線方向たるＺ軸方向に移動自在に前記フレームに配設される第１サドル、上下方向たるＸ軸方向に移動自在に前記第１サドルに配設される第２サドルを備えており、前記第１チャック２は前記第１主軸の先端に装着され、前記第２チャック３は前記第２主軸の先端に装着され、前記クイル６は、前記Ｘ軸方向及びＺ軸方向の双方と直交するＹ軸方向に移動自在に第２サドルに配設されている。

前記旋盤１は、更に、第１及び第２主軸をその軸線中心にそれぞれ回転させる２つの回転駆動機構（図示せず）、第１サドルをＺ軸方向に移動させる第１送り機構（図示せず）、第２サドルをＸ軸方向に移動させる第２送り機構（図示せず）、クイル６をＹ軸方向に移動させる第３送り機構（図示せず）、及びこれら回転駆動機構や送り機構の作動を制御するための機能部や、測定対象物Ｗに関する断面形状の算出や三次元モデルの生成などを行うための機能部を備えた制御装置１０などを備えている。尚、前記各回転駆動機構はサーボモータからなり、前記各送り機構は、サーボモータやボールねじ、ナットなどから構成されている。

前記レーザ測長器５は、レーザ発振器５ａから照射されるレーザ光が前記第１及び第２主軸の軸線と直交するように、即ち、照射されるレーザ光の光軸が前記Ｘ軸方向と沿うように、前記工具主軸に取り付けられている。そして、このレーザ測長器５は、レーザ発振器５ａから照射されたレーザ光が測定対象物Ｗに反射され、この反射されたレーザ光を受光部５ｂが受光すると、レーザ光を受光した受光素子の位置を基にして、所謂三角測量法によりレーザ測長器５の所定の基準点から測定対象物Ｗまでの距離を測定し、当該距離に関するデータ（距離データ）を後述する制御装置１０の位置情報算出部１２に送信するとともに、前記測定対象物Ｗに反射されたレーザ光を受光部５ｂが受光しているか否かに関する信号を、後述するＮＣ制御部１１に送信するように構成されている。

前記制御装置１０は、図１に示すように、ＮＣ制御部１１、位置情報算出部１２、位置情報記憶部１３、断面形状算出部１４、断面形状記憶部１５及び三次元モデル生成部１６から構成されている。

前記ＮＣ制御部１１は、前記各回転駆動機構及び各送り機構の作動を制御する機能部であり、各回転駆動機構及び各送り機構に適宜動作指令を送信する。また、当該ＮＣ制御部１１は、前記各回転駆動機構及び各送り機構に送信した動作指令などを基にして、前記第１及び第２主軸の位相（測定対象物Ｗの位相）を取得し、当該位相を前記位置情報算出部１２に送信するとともに、前記第１サドル、第２サドル及びクイル６の三次元空間内における位置を取得し、この取得した位置を基にレーザ測長器５の前記基準点の位置を算出して、この算出した基準点の位置を前記位置情報算出部１２に送信する。尚、ＮＣ制御部１１は、レーザ測長器５に対して、測定開始の引き金となるトリガ信号を送信するように構成されており、また、前記測定対象物Ｗの位相及び基準点の位置を取得するタイミングは、前記レーザ測長器５において距離データを得るタイミングと同期されるようになっている。

前記位置情報算出部１２は、前記レーザ測長器５から送信された距離データと、前記ＮＣ制御部１１から送信された前記基準点の位置とを基にして、前記測定対象物Ｗにおけるレーザ光が反射された箇所（検出箇所）の三次元位置情報（三次元空間における座標）を算出するとともに、この算出した三次元位置情報と前記ＮＣ制御部１１から送信された測定対象物Ｗの位相とを関連付け、この位相が関連付けられた三次元位置情報を前記位置情報記憶部１３に送信する。

前記位置情報記憶部１３は、前記位置情報算出部１２から送信された三次元位置情報が記憶される機能部であり、記憶された三次元位置情報を断面形状算出部１４に適宜送信する。

前記断面形状算出部１４は、測定対象物Ｗの任意の位相を基準とし、前記位置情報記憶部１３から送信された三次元位置情報及びこれに関連付けられた測定対象物Ｗの位相を基にして、三次元位置情報を、前記基準とした位相におけるものへと座標変換し、変換した三次元位置情報を繋ぎ合せて断面形状を算出し、算出した断面形状を前記断面形状記憶部１５に送信する。

前記断面形状記憶部１５は、前記断面形状算出部１４から送信された断面形状が記憶される機能部であり、記憶された断面形状を三次元モデル生成部１６に適宜送信する。

前記三次元モデル生成部１６は、前記断面形状記憶部１５から送信された断面形状を基にして、測定対象物Ｗの三次元モデルを生成する。

次に、その断面形状が主軸の軸線と交差する方向に突出した部位を２カ所有するブレードが測定対象物Ｗである場合の、制御装置１０によって行われる断面形状の測定及び三次元モデルの生成に関する一連の処理を図２〜図６を参照して、以下説明する。

まず、前記第１及び第２送り機構に動作指令を送信して、この第１及び第２送り機構によって、第１サドル及びクイル６を移動させる、即ち、レーザ測長器５を移動させて、測定対象物Ｗの一端部の上方に当該レーザ測長器５を配置する（ステップＳ１）。

次に、回転駆動機構に動作指令を送信して、第１及び第２主軸の回転、言い換えれば、測定対象物Ｗの回転を開始するとともに（ステップＳ２）、第２送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って測定対象物Ｗに向け移動させ（ステップＳ３）、測定対象物Ｗが検出されたか否かを判断し（ステップＳ４）、検出されたと判断した場合には、検出された箇所が前記２つの突出部位のうちの一方であると判断して、測定対象物Ｗの回転を停止し（ステップＳ５）、ステップＳ６に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ３の処理を実行する。

尚、レーザ発振器５ａは、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに向けて移動させる前からレーザ光の照射を開始するようにしても良いし、移動後に開始するようにしても良い。また、測定対象物Ｗが検出されたか否かの判断は、測定対象物Ｗの表面で反射されたレーザ光を受光部５ｂが受光したか否かに基づいて行う。

また、ステップＳ４において、レーザ測長器５の測長領域内に測定対象物Ｗが入っているにもかかわらず、レーザ測長器５に生じたエラーによって、測定対象物Ｗが検出されていないと判断されると、レーザ測長器５をＸ軸方向に移動させ続けることになり、レーザ測長器５と測定対象物Ｗとが衝突するという事態が発生し得る。したがって、レーザ測長器５を主軸軸線から所定の距離まで移動させた時点で測定対象物Ｗを検出できなかった場合には、処理を一時停止して、アラームを出すようにしておくことが好ましい。

次に、ステップＳ６では、第３送り機構に動作指令を送信して、第３送り機構によってクイル６を移動させる、即ち、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させて、前記一方の突出部位をスキャンし（ステップＳ７）、当該一方の突出部位に係る三次元位置情報を算出して（ステップＳ８）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ９）。しかる後、一方の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ１０）、算出したと判断した場合には、ステップＳ１１に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ６の処理を実行する。

尚、レーザ測長器５にエラーが生じて、測定対象物Ｗの全体を検出することができなくなるといった事態が生じる可能性があるため、ステップＳ６〜ステップＳ１０までの処理を所定回数繰り返しても、突出部位全体の三次元位置情報を算出していないと判断された場合には、処理を一時停止して、アラームを出すようにしておくことが好ましい。

次に、ステップＳ１１では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗを１８０°回転させて、２つの突出部位の内の他方が検出されているか否かを判断し（ステップＳ１２）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ１５に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ１３に進む。

尚、測定対象物Ｗを回転させる際に、測定対象物Ｗとレーザ測長器５の距離が近すぎると、これらが衝突する可能性がある。そこで、予め測定対象物Ｗの最大径を設定しておき、ステップＳ１０の処理後において、レーザ測長器５と測定対象物Ｗの最大径との間の距離が所定の距離より短い場合には、ステップＳ１１の処理を実行する前に、少なくとも両者が干渉しない位置までレーザ測長器５をＸ軸方向に移動させるようにする。

ステップＳ１３では、第２送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って測定対象物Ｗに向け移動させ、前記他方の突出部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ１４）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ１５に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ１３の処理を実行する。

次に、ステップＳ１５では、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させて、前記他方の突出部位をスキャンし（ステップＳ１６）、当該他方の突出部位の三次元位置情報を算出し（ステップＳ１７）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ１８）。ついで、他方の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ１９）、算出したと判断した場合には、ステップＳ２０に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ１５の処理を実行する。

ステップＳ２０では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗを９０°回転させて、２つの突出部位の間にある２つの中間部位のうちの一方が検出されているか否かを判断し（ステップＳ２１）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ２４に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、第２送り機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗに向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って移動させ、前記一方の中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ２３）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ２４に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ２２の処理を実行する。

ステップＳ２４では、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ、前記一方の中間部位をスキャンして（ステップＳ２５）、当該一方の中間部位の三次元位置情報を算出し（ステップＳ２６）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ２７）。しかる後、一方の中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ２８）、算出したと判断した場合には、ステップＳ２９に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ２４の処理を実行する。

次に、ステップＳ２９では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗを１８０°回転させ、他方の中間部位が検出されているか否かを判断し（ステップＳ３０）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ３３に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１では、第２送り機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗに向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に移動させ、他方の中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ３２）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ３３に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ３１の処理を実行する。

ついで、ステップＳ３３では、第３送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させて、前記他方の中間部位をスキャンし（ステップＳ３４）、この他方の中間部位の三次元位置情報を算出した後（ステップＳ３５）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ３６）。その後、他方の中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ３７）、算出したと判断した場合には、ステップＳ３８に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ３３の処理を実行する。尚、突出部位及び中間部位の全体に係る三次元位置情報を算出したか否かは、予めＹ軸方向に沿ってスキャン領域を設定しておき、その領域のスキャンが完了しているか否かによって行うことができる。

そして、ステップＳ３８においては、格納された２つの突出部位及び２つの中間部位の三次元位置情報を基に断面形状を算出し、その後、算出した断面形状を格納し（ステップＳ３９）、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、測定対象物Ｗの一端部から他端部までの断面形状（Ｚ軸方向における全断面形状）を算出した否かを判断し、算出したと判断した場合には、格納された断面形状を基に測定対象物Ｗの三次元モデルを生成して（ステップＳ４２）、処理を終了する。一方、算出していないと判断した場合には、第１送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＺ軸方向に移動させ（ステップＳ４１）、ステップＳ２からの処理を再度実行する。尚、ステップＳ４１において、レーザ測長器５をＺ軸方向に移動させる際の移動距離は、取得したい断面形状の数に応じて、予め設定しておくことができる。

以上の構成を備えた旋盤１において、その断面形状が２つの突出部位Ｗ１，Ｗ２を有した測定対象物Ｗの断面形状を測定するとともに、測定対象物Ｗの三次元モデルを生成する過程を図７〜図１０を参照しつつ説明する。尚、図７（ａ）を除き、図示の都合上、第１及び第２チャック２，３の図示を省略した。また、図中の点線は、レーザ光の光路を示しており、図７（ａ）及び図１０（ｃ）における一点鎖線ｌは、第１及び第２主軸の軸線を示している。

まず、準備工程を行う。当該準備工程においては、図７（ａ）に示すように、まず、第１及び第２チャック２，３によって測定対象物Ｗを把持する。また、レーザ発振器５ａから照射されるレーザ光の光軸が第１及び第２主軸の軸線ｌと直交するＸ軸方向に沿うように、工具主軸にレーザ測長器５を取り付けた後、第１サドル、第２サドル及びクイル６を移動させて、測定対象物Ｗの一端部上方にレーザ測長器５を配置する。

ついで、第１測定工程を実施する。具体的には、回転駆動機構によって第１及び第２チャック２，３を所定の方向に回転させ、測定対象物Ｗを回転させつつ、レーザ発振器５ａからレーザ光を照射した状態で、第２送り機構によって第２サドルをＸ軸方向に沿って所定の距離だけ下方に移動させ、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに所定の距離だけ近づける（図７（ｂ）参照）。

そして、レーザ発振器５ａから照射されたレーザ光が測定対象物Ｗの表面で反射され、受光部５ｂが反射したレーザ光を受光するまで、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに対して徐々に近づけ、受光部５ｂがレーザ光を受光し、測定対象物Ｗが検出された時点で、測定対象物Ｗの回転を停止する。

次に、図８（ａ）に示すように、第３送り機構によってクイル６をＹ軸方向に沿って移動させ、測定対象物Ｗの突出部位Ｗ１に対してレーザ光を照射してスキャンし、スキャン結果を基にして、突出部位Ｗ１の三次元位置情報を取得し、第１測定工程が終了する。

ついで、第２測定工程を実施する。具体的には、まず、測定対象物Ｗを所定の方向に１８０°回転させ（図８（ｂ）参照）、その後、図８（ｃ）に示すように、クイル６をＹ軸方向に移動させて、突出部位Ｗ２に対してレーザ光を照射してスキャンし、その結果を基にして、突出部位Ｗ２に係る三次元位置情報を取得する。

次に、第３測定工程を実施する。第３測定工程においては、まず、測定対象物Ｗを所定の方向に９０°回転させる（図９（ａ）参照）。

ここで、本例においては、回転後の測定対象物Ｗにおけるレーザ測長器５と対向する部分が当該レーザ測長器５の測長領域外に位置し、測定対象物Ｗが検出されていない状態となっている。

そこで、測定対象物Ｗを回転させた後、図９（ｂ）に示すように、測定対象物Ｗが検出される（受光部５ｂがレーザ光を受光する）まで、レーザ測長器５を測定対象物Ｗに所定の距離ずつ徐々に近づける。測定対象物Ｗが検出されたら、クイル６をＹ軸方向に移動させて、中間部位Ｗ３に対してレーザ光を照射してスキャンし（図９（ｃ）参照）、その結果を基に当該中間部位Ｗ３の三次元位置情報を取得する。

しかる後、第４測定工程を実施する。具体的には、図１０（ａ）に示すように、測定対象物を所定の方向に１８０°回転させた後、クイル６をＹ軸方向に移動させ、中間部位Ｗ４に対してレーザ光を照射してスキャンし（図１０（ｂ）参照）、その結果を基にして、中間部位Ｗ４に係る三次元位置情報を取得する。

続いて、第１測定工程から第４測定工程で取得した２つの突出部位Ｗ１，Ｗ２及び２つの中間部位Ｗ３，Ｗ４に係る三次元位置情報を基にして断面形状を算出する。具体的に言えば、測定対象物Ｗが取り付けられた状態での当該測定対象物Ｗの位相を基準の位相とし、前記突出部位Ｗ１，Ｗ２及び中間部位Ｗ３，Ｗ４の三次元位置情報を取得した際の測定対象物Ｗの位相を基にして、取得した各三次元位置情報を前記基準の位相におけるものへと座標変換して断面形状を算出する。

しかる後、第１送り機構によって第１サドルをＺ軸方向に所定の距離だけ移動させ、レーザ測長器５のＺ軸方向における位置を第２チャック３側にずらし（図１０（ｃ）参照）、第１測定工程から第４測定工程までを再度実施する。以後、測定対象物Ｗの他端側の断面形状を算出するまで、これを繰り返し行う。

そして、測定対象物Ｗの他端側の断面形状まで算出したら、算出した断面形状を繋ぎ合せることにより、測定対象物Ｗの三次元モデルを生成する。

以上のように、本例の、測定対象物の断面形状測定方法によれば、第１測定工程から第４測定工程を実施し、突出部位及び中間部位の三次元位置情報を測定して、測定対象物の全周に亘る三次元位置情報を取得し、この取得した三次元位置情報を基にして、測定対象物の断面形状を算出するようにしているため、正確な断面形状を測定することができる。

したがって、この測定した断面形状を基に、測定対象物の加工用の基準姿勢を決定することができる。

また、三次元モデルを生成する際に、当該断面形状測定方法によって測定された正確な断面形状を基にすることができるため、精度の高い三次元モデルを生成することができる。

したがって、生成した三次元モデルと製品形状とを比較することにより、例えば、測定対象物の一部が製品形状における対応する部分よりも小さく、削り代がマイナスとなるようなものである場合、当該測定対象物がワークとして不適であることを正確に判断することができ、また、生成した三次元モデルを基にして、測定対象物の三次元空間内における位置や位相を正確に定義することも可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例においては、測定対象物Ｗの両端部を２つのチャック２，３によって把持するようにしているが、一端部のみを１つのチャックで把持するようにしても良い。

また、上例では、旋盤のチャックに取り付けられた測定対象物の断面形状を算出する態様を示したが、これに限られるものではなく、本発明に係る断面形状測定方法によって、他の工作機械に取り付けられたワークの断面形状も測定することが可能である。

また、上例においては、測定対象物Ｗの突出部位及び中間部位に係る三次元位置情報を算出し、算出した突出部位及び中間部位に係る三次元位置情報を基にして断面形状を算出するようにしているが、第１測定工程及び第２測定工程を実施し、突出部位に係る三次元位置情報のみを算出し、この算出した突出部位に係る三次元位置情報と、予め適宜記憶部に格納された設計データ等とを基にして、断面形状を算出するようにしても良い。

更に、前記位置情報算出部１２は、距離データとレーザ測長器５の基準点の位置とから算出した三次元位置情報を、ＮＣ制御部１１から送信された測定対象物Ｗの位相を基にして、前記基準の位相におけるものへと座標変換し、座標変換後の三次元位置情報を位置情報記憶部１３に送信するようにしても良い。この場合、断面形状算出部１４は、各三次元位置情報を繋ぎ合せて断面形状を算出する。

また、図１１に示すように、第１及び第２主軸の軸線を含む平面よりも下方に、軸線と平行な軸周りに回転自在な反射鏡２０を配設し、レーザ発振器５ａから照射したレーザ光を反射鏡２０に反射させて測定対象物Ｗに導き、測定対象物Ｗで反射されたレーザ光を反射鏡２０に反射させて受光部５ｂに導くようにして、前記他の突出部位をスキャンするようにしても良い。尚、反射鏡２０は、タレット２１に取り付けられた支持アーム２２によって支持され、任意の位置に配置することができるようになっている。また、反射鏡２０の回転は、ＮＣ制御部１０により作動が制御される反射鏡回転駆動機構によって行う。

この場合、制御装置１０は、ステップＳ１０の処理を行って一方の突出部位の三次元位置情報を算出した後、図１２に示すように、第３送り機構に動作指令を送信して、前記反射鏡２０に対向する位置までレーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ（ステップＳ４５）、前記他方の突出部位が検出されているか否かを判断し（ステップＳ４６）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ４９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ４７に進む。

ステップＳ４７においては、第２送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に移動させるとともに、反射鏡回転駆動機構に動作指令を送信して、反射鏡２０を回転させてその位相を調整し、前記他方の突出部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ４８）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ４９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ４７の処理を再度実行する。

次に、ステップＳ４９では、反射鏡回転駆動機構に動作指令を送信して、反射鏡２０を回転させ、前記他方の突出部位をスキャンし（ステップＳ５０）、当該他方の突出部位の三次元情報を算出して（ステップＳ５１）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ５２）。その後、他方の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ５３）、算出したと判断した場合には、ステップＳ５４に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ４９からの処理を実行する。

そして、ステップＳ５４では、第２及び第３送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５をＸ軸及びＹ軸方向に移動させて、ステップＳ４５の処理を開始する前の位置に配置し、ステップＳ２０に進み、以後、ステップＳ２０からの処理を実行する。

即ち、この場合、第２測定工程においては、測定対象物Ｗを回転させることなく、前記他方の突出部位の三次元位置情報を算出することができる。

また、上例においては、その断面形状が２つの突出部位Ｗ１，Ｗ２を有する測定対象物Ｗの断面形状を測定し、三次元モデルを生成する態様を示したが、その断面形状がｎ個の頂点（突出部位）を有した多角形である測定対象物Ｗ’の断面形状を測定し、三次元モデルを生成することも可能である。以下、この場合に制御装置１０によって行われる一連の処理を図１３〜図１５を参照して説明する。尚、測定対象物Ｗ’の頂点の数は、オペレータが目視によって確認し、適宜入力手段を介して事前に制御装置１０に入力するようにしても良いし、一連の処理に先立って、測定対象物に対する簡易的な測定を行い、頂点の数を取得するようにしても良い。

ステップＳ１からステップＳ１０までは、上例と同様に処理を実行し、ｎ個の突出部位の内の１つについて、その全体の三次元位置情報を算出する。そして、ステップＳ１０の処理を実行後、ステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、回転駆動機構に動作指令を送信して、測定対象物Ｗ’を３６０°／ｎ回転させ、前記三次元位置情報を算出した突出部位と異なる他の突出部位（言い換えれば、隣の突出部位）が検出されているか否かを判断し（ステップＳ５６）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ５９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ５７に進む。

ステップＳ５７では、第２送り機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’に向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に沿って移動させ、他の突出部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ５８）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ５９に進み、検出されていないと判断した場合には、再度ステップＳ５７の処理を実行する。

次に、ステップＳ５９では、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ、他の突出部位をスキャンし（ステップＳ６０）、当該他の突出部位の三次元位置情報を算出して（ステップＳ６１）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ６２）。ついで、他の突出部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ６３）、算出したと判断した場合には、ステップＳ６４に進み、算出していないと判断した場合には、ステップＳ５９の処理を再度実行する。ステップＳ６４では、（ｎ−１）個の突出部位の三次元位置情報を算出したか否か、言い換えれば、全ての突出部位の三次元位置情報を算出したか否かを判断し、算出したと判断した場合には、ステップＳ６５に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ５５からの処理を実行する。

ステップＳ６５では、回転駆動機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’を１８０°／ｎ回転させ、各突出部位間にあるｎ個の中間部位の内の１つが検出されているか否かを判断し（ステップＳ６６）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ６９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ６７に進む。

そして、ステップＳ６７においては、第２送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５を測定対象物Ｗ’に向けＸ軸方向に沿って移動させ、中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ６８）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ６９に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ６７の処理を再度実行する。

ステップＳ６９では、第３送り機構に動作指令を送信し、レーザ測長器５をＹ軸方向に沿って移動させ、中間部位をスキャンし（ステップＳ７０）、当該中間部位に係る三次元位置情報を算出して（ステップＳ７１）、この三次元位置情報を格納する（ステップＳ７２）。ついで、中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ７３）、算出したと判断した場合には、ステップＳ７４に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ６９からの処理を実行する。

次に、ステップＳ７４においては、回転駆動機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’を３６０°／ｎ回転させ、ステップＳ７１で三次元位置情報を算出した中間部位とは異なる中間部位（言い換えれば、隣の中間部位）が検出されているか否かを判断し（ステップＳ７５）、検出されていると判断した場合には、ステップＳ７８に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ７６に進む。

ステップＳ７６では、第２送り機構に動作指令を送信し、測定対象物Ｗ’に向けて、レーザ測長器５を所定の距離だけＸ軸方向に移動させ、他の中間部位が検出されたか否かを判断し（ステップＳ７７）、検出されたと判断した場合には、ステップＳ７８に進み、検出されていないと判断した場合には、ステップＳ７６の処理を再度実行する。

ステップＳ７８においては、第３送り機構に動作指令を送信して、レーザ測長器５をＹ軸方向に移動させ、前記他の中間部位をスキャンし（ステップＳ７９）、当該他の中間部位の三次元位置情報を算出して（ステップＳ８０）、算出した三次元位置情報を格納する（ステップＳ８１）。しかる後、他の中間部位全体の三次元位置情報を算出したか否かを判断し（ステップＳ８２）、算出したと判断した場合には、ステップＳ８３に進み、算出していないと判断した場合には、再度ステップＳ７８の処理を実行する。ステップＳ８３では、（ｎ−１）個の中間部位の三次元情報を算出したか否か、言い換えれば、全ての中間部位の三次元位置情報を算出したか否かを判断し、算出したと判断した場合には、ステップＳ３８に進み、以後、ステップＳ３８からの処理を実行し、算出していないと判断した場合には、ステップＳ７４からの処理を再度実行する。

具体的に、測定対象物Ｗ’が、その断面形状が五角形、即ち、５つの突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’を有している場合を例にとり、当該測定対象物Ｗ’の断面形状を算出する過程について、図１６〜図１８を参照しつつ以下説明する。尚、図１６〜図１８の測定対象物Ｗ’に描写した黒丸は、５つの突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’の内の１つである突出部位Ｗ１’の位置を示しており、点線は、レーザ光の光路を示している。

まず、上例と同様に、第１及び第２チャック２，３によって測定対象物Ｗ’を把持するとともに、測定対象物Ｗ’の一端部上方にレーザ測長器５を配置する準備工程を行った後、測定対象物Ｗ’を回転させつつ、レーザ測長器５を測定対象物Ｗ’に徐々に近づけ、突出部位Ｗ１’を検出し、測定対象物Ｗ’の回転を停止する。

続いて、図１６（ａ）に示すように、クイル６をＹ軸方向に移動させ、突出部位Ｗ１’に対してレーザ光を照射してスキャンし、スキャン結果を基にして、突出部位Ｗ１’の三次元位置情報を取得する（第１測定工程）。

ついで、図１６（ｂ）に示すように、測定対象物Ｗ’を所定の方向に７２°（３６０°／５）回転させた後、図１６（ｃ）に示すように、クイル６をＹ軸方向に移動させ、突出部位Ｗ１’の隣にある突出部位Ｗ２’に対してレーザ光を照射してスキャンし、その結果を基にして、当該突出部位Ｗ２’に係る三次元位置情報を取得する。以後、同様にして、測定対象物Ｗ’を７２°ずつ回転させて、残り３つの突出部位Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’に係る三次元位置情報を取得する。このように、突出部位が５個ある場合には、第１測定工程及び４回の第２測定工程を行うことで、５個の突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’の三次元位置情報を取得する、即ち、突出部位の数がｎ個である場合には、第１測定工程及び（ｎ−１）回の第２測定工程を行うことで、ｎ個の突出部位に係る三次元位置情報を取得する。

全ての突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’に係る三次元位置情報を取得した後、図１７（ａ）に示すように、測定対象物Ｗ’を所定の方向に３６°（１８０°／５）回転させる。

ここで、本例においては、回転後の測定対象物Ｗ’におけるレーザ測長器５と対向する部分が当該レーザ測長器５の測長領域内に位置し、測定対象物Ｗ’が正常に検出されている。

そのため、上例のようにレーザ測長器５を測定対象物Ｗ’に近づけることなく、クイル６をＹ軸方向に移動させて、中間部位Ｗ６’に対してレーザ光を照射してスキャンし（図１７（ｂ）参照）、スキャン結果を基に当該中間部位Ｗ６’の三次元位置情報を取得する（第３測定工程）。

次に、図１７（ｃ）に示すように、測定対象物Ｗ’を所定の方向に７２°（３６０°／５）回転させた後、クイル６をＹ軸方向に沿って移動させ、中間部位Ｗ６’の隣にある中間部位Ｗ７’に対してレーザ光を照射してスキャンし、その結果を基に当該中間部位Ｗ７’の三次元位置情報を取得する。しかる後、測定対象物Ｗ’を７２°ずつ回転させて、残り３つの中間部位Ｗ８’，Ｗ９’，Ｗ１０’の三次元位置情報を順次取得する。このように、５つの中間部位Ｗ６’，Ｗ７’，Ｗ８’，Ｗ９’，Ｗ１０’については、第３測定工程及び４回の第４測定工程を行うことにより、三次元位置情報を取得する。これを一般化すると、中間部位がｎ個ある場合には、第３測定工程及び（ｎ−１）回の第４測定工程を行って、全ての中間部位に係る三次元位置情報を取得する。

そして、得られた全ての突出部位Ｗ１’，Ｗ２’，Ｗ３’，Ｗ４’，Ｗ５’及び中間部位Ｗ６’，Ｗ７’，Ｗ８’，Ｗ９’，Ｗ１０’に係る三次元位置情報を基にして、断面形状を算出する。

尚、本例においては、クイル６をＹ軸方向に移動させることによって、突出部位及び中間部位をスキャンするようにしているが、図１９に示すように、測定対象物Ｗ’を回転させることによって、突出部位及び中間部位をスキャンするようにしても良い。

１ 旋盤
２ 第１チャック
３ 第２チャック
４ 刃物台
５ レーザ測長器
５ａ レーザ発振器
５ｂ 受光部
６ クイル
１０ 制御装置
１１ 位置情報算出部
１２ 位置情報記憶部
１３ 断面形状算出部
１４ 断面形状記憶部
１５ 三次元モデル生成部

Claims (13)

1. レーザ光を照射して、測定対象物までの距離を検出するように構成されたレーザ測長器を用い、
   前記測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の断面形状が、前記軸線と交差する方向に突出した部位を有する該測定対象物の、前記断面形状を測定する方法であって、
   前記測定対象物を、前記軸線を中心として回転可能に、回転軸に保持させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に対して進退可能であり、且つこの進退方向に移動可能に、更に前記レーザ光が前記軸線と直交するように、支持機構に支持させる準備工程と、
   前記測定対象物を回転させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に接近させて、該レーザ測長器によって前記測定対象物が検出された後、前記測定対象物の回転を停止させ、ついで、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記進退方向及び前記軸線と交差するスキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位に係る三次元位置情報を取得する第１測定工程と、
   次に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第一の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する第２測定工程と、
   少なくとも、前記第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出する断面形状算出工程とを実施するようにしたことを特徴とする、測定対象物の断面形状測定方法。
2. 前記測定対象物はブレードであり、前記第一の角度は１８０°であることを特徴とする請求項１記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
3. 前記測定対象物の断面形状が正多角形であり、前記第一の角度は前記正多角形の頂点の数をｎとした場合、３６０°／ｎであることを特徴とする請求項１記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
4. 前記第２測定工程をｎ−１回繰り返すことを特徴とする請求項３記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
5. レーザ光を照射して、測定対象物までの距離を検出するように構成されたレーザ測長器を用い、
   前記測定対象物に対して設定される軸線と直交する方向の断面形状が、前記軸線と交差する方向に突出した部位を有する該測定対象物の、前記断面形状を測定する方法であって、
   前記測定対象物を、前記軸線を中心として回転可能に、回転軸に保持させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に対して進退可能であり、且つこの進退方向に移動可能に、更に前記レーザ光が前記軸線と直交するように、支持機構に支持させる準備工程と、
   前記測定対象物を回転させるとともに、前記レーザ測長器を、前記軸線に接近させて、該レーザ測長器によって前記測定対象物が検出された後、前記測定対象物の回転を停止させ、ついで、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記進退方向及び前記軸線と交差するスキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位に係る三次元位置情報を取得する第１測定工程と、
   次に、前記測定対象物を回転させない状態で、前記レーザ測長器と対向する位置に反射鏡を配置し、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させた後、前記レーザ測長器から照射されるレーザ光を前記反射鏡により反射させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に照射させるとともに、前記反射鏡を前記軸線と平行な軸を中心に回転させて、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位をレーザ光によってスキャンし、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の突出部位とは異なる突出部位に係る三次元位置情報を取得する第２測定工程と、
   少なくとも、前記第１測定工程及び第２測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出する断面形状算出工程とを実施するようにしたことを特徴とする、測定対象物の断面形状測定方法。
6. 前記第２測定工程において前記レーザ測長器によって前記測定対象物が検出出来なかった場合、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
7. 前記準備工程、第１測定工程及び第２測定工程では、測定対象物の両端部をそれぞれ対応する回転軸に保持させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
8. 前記測定対象物の突出部位と前記異なる突出部位との間である、中間部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を第二の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記中間部位に係る三次元位置情報を取得する第３測定工程と、
   次に、前記測定対象物の前記中間部位とは異なる中間部位に前記レーザ光が照射可能となるように、前記測定対象物を前記第三の角度回転させた後、前記レーザ測長器の三次元空間内における位置と、該レーザ測長器を前記スキャン方向に移動、又は前記測定対象物を再度回転させながら該レーザ測長器から得られる距離データとを基に、前記測定対象物の前記異なる中間部位に係る三次元位置情報を取得する第４測定工程とを更に実施し、
   前記断面形状算出工程において、少なくとも、前記第１測定工程、第２測定工程、第３測定工程及び第４測定工程の各工程で得られたそれぞれの三次元位置情報を基に、前記測定対象物の前記断面形状を算出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
9. 前記第２、第３、第４測定工程のそれぞれにおいて前記レーザ測長器によって前記測定対象物が検出出来なかった場合、前記レーザ測長器を前記軸線に接近させるようにしたことを特徴とする請求項８記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
10. 前記準備工程、並びに第１測定工程から第４測定工程では、測定対象物の両端部をそれぞれ対応する回転軸に保持させるようにしたことを特徴とする請求項８又は９に記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
11. 前記測定対象物はブレードであり、前記第一の角度は１８０°、前記第二の角度は９０°、前記第三の角度は１８０°であることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
12. 前記測定対象物の断面形状が正多角形であり、前記第一の角度は前記正多角形の頂点の数をｎとした場合、３６０°／ｎであり、前記第二の角度は１８０°／ｎ、前記第三の角度は３６０°／ｎであることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の、測定対象物の断面形状測定方法。
13. 前記第２測定工程をｎ−１回繰り返した後、前記第３測定工程を実施し、その後、前記第４測定工程をｎ−１回繰り返すことを特徴とする請求項１２に記載の、測定対象物の断面形状測定方法。

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