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JP7344625B2 - Measurement start condition determination device - Google Patents
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Description

本発明は形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring device.

測定対象物の形状や寸法を測定する三次元測定機(座標測定機)が広く使用されている。 Coordinate measuring machines (coordinate measuring machines) are widely used to measure the shape and dimensions of objects to be measured.

三次元測定機で測定対象物を測定するにあたっては、まず、測定対象物に応じた測定手順を予め測定パートプログラムとして組んで用意しておく。実際の測定作業では、定盤や移動ステージまたは回転テーブルの上に測定対象物を載置した後、オペレータは「測定開始」の指令を三次元測定機に与える。あとは、三次元測定機が測定パートプログラムに従って測定対象物を決められた手順で自動的に順々に測定していく。さらには、測定対象物を自動的に入れ替えるシステムも合わせて利用することで、次々と自動的に測定が継続的に実行される。近年では、三次元測定機を製造ラインの脇に設置して被加工物を順次測定していくインライン測定システムも利用されるようになってきている。 When measuring an object with a coordinate measuring machine, first, a measurement procedure corresponding to the object to be measured is prepared in advance as a measurement part program. In actual measurement work, after placing the object to be measured on a surface plate, moving stage, or rotary table, the operator issues a command to "start measurement" to the three-dimensional measuring machine. After that, the three-dimensional measuring machine automatically measures the object one by one according to the measurement part program according to a predetermined procedure. Furthermore, by using a system that automatically replaces the objects to be measured, measurements can be carried out automatically and continuously one after another. In recent years, in-line measurement systems, in which a three-dimensional measuring machine is installed beside a production line and sequentially measures workpieces, have come into use.

特開2008-241420号公報JP2008-241420A 特開2013-238573号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-238573 特開2014-21004号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-21004 特開2017-062194JP2017-062194 特許6482244Patent 6482244 特公平02-062006Special Public Interest 02-062006

測定対象物の形状測定を行なうにあたっては測定対象物の温度が予め決められた温度になじんでいることが大切である。例えば、加工直後のワークの温度が高温である場合には、適正な温度になるまで待つことが必要になる。または、測定効率を上げるため、やや高い温度でも測定対象物の形状測定を開始する場合もあるが、この場合であっても、温度補正が効くことがわかっている温度まではなじませる必要はある。 When measuring the shape of an object to be measured, it is important that the temperature of the object be adjusted to a predetermined temperature. For example, if the temperature of the workpiece immediately after processing is high, it is necessary to wait until the temperature reaches an appropriate temperature. Alternatively, in order to increase measurement efficiency, shape measurement of the object to be measured may be started at a slightly higher temperature, but even in this case, it is necessary to adjust to a temperature at which temperature correction is known to be effective. .

加工直後のワークを何度(℃)の部屋でどれぐらいの時間おいておくと形状測定を開始できる温度まで下がるかについては、製品の量産が始まるまでに試行錯誤で求める必要がある。ここで、ワークは表面から冷めていくので、表面のある箇所の温度が所定温度まで下がっていたとしても、ワーク全体として、あるいは、ワーク中心部の温度が所定温度になじんでいるとは限らない。
仮に、ワークが十分になじむ前に形状測定を開始してしまうと、線膨張の温度補正を加味してもなお不合格と判定されてしまうことになる。この場合、本来は合格のワークを廃棄してしまうことになる。
あるいは、時間をおいてもう一度形状測定すると、今度はワークの温度が所定温度になじんでいるので合格と判定されることも多い。この場合、再測定を行なう時間と手間が無駄になる。
一般的には、多少は無駄と分かっていても、無駄な廃棄や再測定を回避するため、必要以上に長いなじみ時間を設定することが多い(例えば2時間以上余計に待つなど)。
しかし、できることならこのような無駄を廃し、時間、コスト、手間等の観点でより一層の測定効率の向上を達成したいのは当然のことである。
It is necessary to determine through trial and error how long a workpiece must be left in a room immediately after processing to cool down to a temperature at which shape measurement can begin before mass production of the product begins. Here, the workpiece cools down from the surface, so even if the temperature of a certain part of the surface has fallen to a predetermined temperature, it does not necessarily mean that the temperature of the entire workpiece or the center of the workpiece has adjusted to the predetermined temperature. .
If the shape measurement is started before the workpiece has fully become familiar with the workpiece, the workpiece will still be judged as a failure even after temperature correction for linear expansion is taken into account. In this case, the work that should have passed the test will be discarded.
Alternatively, if the shape is measured again after some time, the temperature of the workpiece has adjusted to the predetermined temperature this time, so it is often determined that the workpiece has passed. In this case, the time and effort of re-measuring is wasted.
In general, even if it is known that it is somewhat wasteful, in order to avoid wasteful disposal or re-measurement, a longer acclimatization time than necessary is often set (for example, waiting two or more hours extra).
However, it is natural to want to eliminate such waste if possible and achieve further improvement in measurement efficiency in terms of time, cost, effort, etc.

本発明の目的は、測定対象物の形状測定にあたって、より一層の測定効率の向上を図ることができる形状測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a shape measuring device that can further improve measurement efficiency when measuring the shape of an object to be measured.

本発明の形状測定装置は、
測定対象物を検出する検出器と、前記検出器と前記測定対象物とを相対移動させる移動機構と、を有し、前記検出器で前記測定対象物の形状を測定する形状測定装置であって、
さらに、
測定対象物の温度分布を取得するサーモカメラと、
前記サーモカメラによって取得した前記測定対象物の表面温度分布に基づいて前記測定対象物の形状測定の開始の適否を判定する測定開始条件判定部と、を備え、
前記測定開始条件判定部によって前記測定対象物の形状測定の開始が許可された場合に、当該測定対象物の形状測定を開始する
ことを特徴とする。
The shape measuring device of the present invention includes:
A shape measuring device that includes a detector that detects an object to be measured, and a movement mechanism that relatively moves the detector and the object to be measured, and that measures the shape of the object to be measured with the detector. ,
moreover,
A thermo camera that obtains the temperature distribution of the measurement target,
a measurement start condition determining unit that determines whether or not it is appropriate to start measuring the shape of the object to be measured based on the surface temperature distribution of the object to be measured acquired by the thermo camera;
The method is characterized in that, when the measurement start condition determination section permits the start of shape measurement of the measurement object, the measurement of the shape of the measurement object is started.

本発明の一実施形態では、
前記測定開始条件判定部は、
前記測定対象物の表面に設定された一つ以上の温度評価点と、前記温度評価点ごとに設定された温度条件範囲と、を記憶した測定開始条件記憶部と、
前記サーモカメラによって取得した前記測定対象物の表面温度分布中の前記温度評価点の温度が前記温度条件範囲内にあるときに前記測定対象物の測定の開始を許可する測定開始許可部と、を備える
ことが好ましい。
In one embodiment of the invention,
The measurement start condition determination section includes:
a measurement start condition storage unit storing one or more temperature evaluation points set on the surface of the measurement object and a temperature condition range set for each temperature evaluation point;
a measurement start permission unit that permits the start of measurement of the measurement object when the temperature of the temperature evaluation point in the surface temperature distribution of the measurement object acquired by the thermo camera is within the temperature condition range; It is preferable to prepare.

本発明の測定開始条件判定装置は、
測定対象物の形状を形状測定機で測定するにあたって、前記測定対象物の測定開始の適否を判定する測定開始条件判定装置であって、
当該測定開始条件判定装置は、入力層と出力層とを有し、機械学習するニューラルネットワークで構成されており、
前記入力層に入力する入力データには、サーモカメラで取得した測定対象物の表面温度分布を含み、
前記出力層から出力される出力データは、測定対象物の測定開始の適否である
ことを特徴とする。
The measurement start condition determination device of the present invention includes:
A measurement start condition determining device for determining whether or not to start measurement of the measurement object when measuring the shape of the measurement object with a shape measuring machine,
The measurement start condition determination device has an input layer and an output layer, and is configured with a neural network that performs machine learning.
The input data input to the input layer includes a surface temperature distribution of the measurement target obtained by a thermo camera,
The output data outputted from the output layer is characterized in that it indicates whether or not it is appropriate to start measuring the object to be measured.

本発明の一実施形態では、
前記測定開始条件判定装置を機械学習させるための入力データと出力データとの組み合わせである教師データを用意するにあたり、
加工精度の最終合否判定結果が合格であることが確認された測定対象物のサンプルを複数用意し、
前記サンプルを異なる温度に加熱または冷却し、
サーモカメラによって前記サンプルの各温度での表面温度分布を取得し、この表面温度分布を入力データとし、
各温度で前記サンプルを形状測定して形状データを得るとともに設計値データとの対比から前記各サンプルの各温度での加工度の合否判定結果を取得して、温度別合否判定結果とし、
前記温度別合否判定結果が前記最終合否判定結果に一致していた場合には、測定開始を許可する出力データにプラスの報酬を与え、測定開始を許可しない出力データにマイナスの報酬を与え、
前記温度別合否判定結果が前記最終合否判定結果に不一致の場合には、測定開始を許可する出力データにマイナスの報酬を与え、測定開始を許可しない出力データにプラスの報酬を与えるようにして機械学習させた
ことが好ましい。
In one embodiment of the invention,
In preparing training data that is a combination of input data and output data for machine learning the measurement start condition determination device,
Prepare multiple samples of the object to be measured that have been confirmed to pass the final pass/fail judgment result for processing accuracy,
heating or cooling the sample to different temperatures;
Obtain the surface temperature distribution at each temperature of the sample using a thermo camera, use this surface temperature distribution as input data,
Measure the shape of the sample at each temperature to obtain shape data, and obtain a pass/fail judgment result for the processing degree of each sample at each temperature from comparison with design value data, and use it as a pass/fail judgment result by temperature;
If the temperature-specific pass/fail judgment result matches the final pass/fail judgment result, a positive reward is given to the output data that permits the start of measurement, and a negative reward is given to the output data that does not permit the start of the measurement;
If the temperature-based pass/fail judgment result does not match the final pass/fail judgment result, the machine It is preferable to let them learn.

形状測定装置の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a shape measuring device. 測定開始条件判定部の構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a measurement start condition judgment part. 温度評価点を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating temperature evaluation points. モーションコントローラとホストコンピュータの機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a motion controller and a host computer. 形状測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for explaining the operation of the shape measuring device. ニューラルネットワークの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a neural network. ニューラルネットワークを学習させるためのサンプルデータのテーブルを例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a table of sample data for training a neural network.

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
(第1実施形態)
本発明の形状測定装置100に係る第1実施形態について説明する。
図1は、形状測定装置100の一例を示す図である。
形状測定装置100は、温度管理などがされている測定専用に設けられた測定室に設置されていてもよい。あるいは、形状測定装置100は、例えば、加工機械(不図示)と並んで製造ライン(不図示)の脇に設置されていてもよい。この場合、搬送ベルトやロボットアームを有する搬入出装置によって被加工物を順次三次元測定機に自動で投入するようになっていてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and reference numerals attached to each element in the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of a shape measuring device 100 of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a shape measuring device 100.
The shape measuring device 100 may be installed in a measurement room that is provided exclusively for measurement and whose temperature is controlled. Alternatively, the shape measuring device 100 may be installed beside a manufacturing line (not shown), for example, along with a processing machine (not shown). In this case, the workpieces may be automatically sequentially loaded into the three-dimensional measuring machine using a loading/unloading device having a conveyor belt or a robot arm.

形状測定装置100は、三次元測定機200と、サーモカメラ610と、測定開始条件判定部620と、モーションコントローラ300と、ホストコンピュータ500と、を備える。 The shape measuring device 100 includes a coordinate measuring machine 200, a thermo camera 610, a measurement start condition determining section 620, a motion controller 300, and a host computer 500.

三次元測定機(CMM,CoordinateMeasuringMachine)は、回転テーブル210と、プローブ220と、駆動機構230と、を有する。
回転テーブル210は、ワークを載置するワーク載物台であり、Z軸を回転中心として回転する。
プローブ220は、接触または非接触でワークの表面を検出する。
駆動機構230は、Z方向に沿ったZ駆動軸231と、Y方向に沿ったY駆動軸232と、X方向に沿ったX軸駆動軸233と、を有し、プローブ220を3次元的に移動させる。
回転テーブル210と駆動機構230との協働により移動機構が構成され、ワークとプローブ220とが三次元的に相対移動可能となっている。
駆動機構230および回転テーブル210には駆動モータ(不図示)およびエンコーダ(不図示)が設けられている。
A coordinate measuring machine (CMM) includes a rotary table 210, a probe 220, and a drive mechanism 230.
The rotary table 210 is a workpiece table on which a workpiece is placed, and rotates about the Z-axis as a rotation center.
The probe 220 detects the surface of the workpiece in a contact or non-contact manner.
The drive mechanism 230 has a Z drive shaft 231 along the Z direction, a Y drive shaft 232 along the Y direction, and an X drive shaft 233 along the X direction, and drives the probe 220 three-dimensionally. move it.
A moving mechanism is configured by the cooperation of the rotary table 210 and the drive mechanism 230, and the workpiece and the probe 220 can be moved relative to each other in three dimensions.
The drive mechanism 230 and the rotary table 210 are provided with a drive motor (not shown) and an encoder (not shown).

モーションコントローラ300からの駆動制御信号によって駆動モータが駆動され、エンコーダによってサンプリングされた座標値(や回転角)はモーションコントローラ300に送られる。
駆動機構230のX、Y、Z座標値と回転テーブル210の回転角とにより、ワークの表面形状の測定値が得られる。
A drive motor is driven by a drive control signal from the motion controller 300, and coordinate values (and rotation angles) sampled by the encoder are sent to the motion controller 300.
A measured value of the surface shape of the workpiece is obtained from the X, Y, and Z coordinate values of the drive mechanism 230 and the rotation angle of the rotary table 210.

もちろん、移動機構としては、プローブ220をX方向、Y方向、Z方向の三次元的に移動させる機構であってもよいし、ワークをX方向、Y方向、Z方向の三次元的に移動させる機構であってもよいし、さらに、X軸回り回転、Y軸回り回転、Z軸回り回転などの回転機構があってもよい。 Of course, the moving mechanism may be a mechanism that moves the probe 220 three-dimensionally in the X, Y, and Z directions, or a mechanism that moves the workpiece three-dimensionally in the X, Y, and Z directions. It may be a mechanism, or there may be a rotation mechanism such as rotation around the X axis, rotation around the Y axis, or rotation around the Z axis.

サーモカメラ610は、例えば、三次元測定機200に付設されており、測定対象物が回転テーブル210や定盤に投入されたときに測定対象物を撮像範囲に捉えるように設置されている。サーモカメラ610は、いわゆる赤外線サーモグラフィカメラであり、測定対象物の表面温度を非接触で測定する。 The thermo camera 610 is attached to the coordinate measuring machine 200, for example, and is installed so as to capture the object to be measured within the imaging range when the object is placed on the rotary table 210 or the surface plate. The thermo camera 610 is a so-called infrared thermography camera, and measures the surface temperature of the object in a non-contact manner.

図2は、測定開始条件判定部620の構成の一例を示す図である。
測定開始条件判定部620は、サーモカメラ610で取得された測定対象物のサーモグラフィーに基づいて、測定対象物の形状測定の開始の適否を判定する。
測定開始条件判定部620は、サーモグラフィーの画像データを入力する画像データ入力部(画像データ入力インターフェース)と、CPU、ROM、RAM、等を備えたいわゆるコンピュータで構成されてもよい。
測定開始条件判定部620は、測定開始条件記憶部630と、測定開始許可部640と、を有する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the measurement start condition determining section 620.
The measurement start condition determination unit 620 determines whether or not it is appropriate to start measuring the shape of the measurement target, based on the thermography of the measurement target obtained by the thermo camera 610.
The measurement start condition determining unit 620 may be configured with a so-called computer including an image data input unit (image data input interface) that inputs thermography image data, a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
The measurement start condition determination section 620 includes a measurement start condition storage section 630 and a measurement start permission section 640.

測定開始条件記憶部630には、測定対象物の表面に設定された温度評価点の位置(座標)と、温度評価点ごとに設定された温度条件範囲と、が設定されている。
温度評価点というのは、測定対象物が形状測定の開始に適した温度になっているかどうかを判定するにあたって適切であると選ばれた測定対象物表面の点である(例えば図3を参照)。そして、温度評価点ごとに温度範囲が設定されている。例えば、第1温度評価点については、温度条件範囲が28℃から10℃とする。第2温度評価点については、温度条件範囲が25℃から15℃とする。第3温度評価点については、温度条件範囲が23℃から18℃とする。
The measurement start condition storage unit 630 stores the positions (coordinates) of temperature evaluation points set on the surface of the object to be measured and the temperature condition range set for each temperature evaluation point.
The temperature evaluation point is a point on the surface of the measurement object that is selected as appropriate for determining whether the temperature of the measurement object is suitable for starting shape measurement (for example, see Figure 3). . A temperature range is set for each temperature evaluation point. For example, for the first temperature evaluation point, the temperature condition range is from 28°C to 10°C. Regarding the second temperature evaluation point, the temperature condition range is from 25°C to 15°C. Regarding the third temperature evaluation point, the temperature condition range is from 23°C to 18°C.

温度評価点をどこに設定すればよいか、温度評価点ごとの温度範囲をどのように設定するかは、例えば、適切に決められた所定の実験と検証を踏まえて、オペレータが設定する。
例えば、まず、設定値データ通りに加工された測定対象物のサンプルを用意する。このサンプルは、加工後、形状測定に適した所定の温度(例えば標準温度)になるまで十分に冷ましてなじませた上で、形状測定機で形状測定して、正確な形状データを得ておく。設計値データからの加工誤差が公差内であって、サンプルの加工精度は製品として合格であることを確認しておく。
Where to set the temperature evaluation points and how to set the temperature range for each temperature evaluation point is set by the operator based on, for example, appropriately determined predetermined experiments and verifications.
For example, first, a sample of the object to be measured that has been processed according to the set value data is prepared. After processing, this sample should be cooled sufficiently until it reaches a predetermined temperature suitable for shape measurement (for example, standard temperature), and then measured with a shape measuring machine to obtain accurate shape data. . Confirm that the machining error from the design value data is within the tolerance and that the machining accuracy of the sample is acceptable as a product.

次に、このサンプルを加工後の温度に相当する温度まで加熱した後、異なる待ち時間でサンプルを冷ます。
そして、サンプルの表面に複数の接触式温度センサ(熱電対やサーミスタ)を貼り付け、サンプル表面上の複数点(20点とか30点とかの複数点)で温度データを取得しておく。あるいは、サーモカメラでサンプルを撮像し、撮像データのなかから温度評価点の候補をいくつか(例えば20点とか30点とか)指定しておいてもよい。
温度を測定したら、その温度状態のまま、引き続き、サンプルを形状測定機で形状測定し、形状データを得る。形状測定で得た形状データと設計値データとの対比からそのサンプルが合格であると判定できるかどうか検証する。
(サンプルの表面の温度が取得できているので、温度補正を考慮にいれてもよい。)
This sample is then heated to a temperature corresponding to the post-processing temperature, followed by cooling the sample for different waiting times.
Then, a plurality of contact temperature sensors (thermocouples and thermistors) are attached to the surface of the sample, and temperature data is acquired at a plurality of points (multiple points, such as 20 points or 30 points) on the sample surface. Alternatively, a sample may be imaged with a thermo camera, and several temperature evaluation point candidates (for example, 20 points, 30 points, etc.) may be specified from the imaged data.
Once the temperature has been measured, the shape of the sample is subsequently measured using a shape measuring device while maintaining that temperature to obtain shape data. Verify whether the sample can be determined to pass by comparing the shape data obtained through shape measurement and the design value data.
(Since the temperature of the surface of the sample has been obtained, temperature correction may be taken into consideration.)

このとき、加熱から測定開始までの待ち時間を変化させながら上記の実験を繰り返すと、サンプル表面上のどの点が何度以下になれば、サンプルの合否判定が適切に行えるかが把握できる。
測定対象物は表面から冷えていくので、測定対象物が大きいものであったり複雑な形状であったりする場合、測定対象物の表面上の数点で所定温度まで冷えていたとしても、測定対象物の中心部ではまだ熱を持っている。測定対象物の大きさや形状から表面上どの点が中心部の温度を反映するかは一概には言えないし、表面上のどの点が何度以下になれば測定対象物全体として測定開始に適した温度まで冷めたと言えるかは一概に言えない。
そこで、適切に決められた所定の実験と検証によって、測定対象物の表面上の数点で測定開始の適否が判断できる条件を見いだす。
このようにして見いだされた条件が測定開始条件として測定開始条件記憶部630に設定される。
At this time, by repeating the above experiment while changing the waiting time from heating to the start of measurement, it is possible to understand which point on the sample surface must be at a certain number of degrees or less before pass/fail determination of the sample can be made appropriately.
The object to be measured cools down from the surface, so if the object to be measured is large or has a complex shape, even if several points on the object's surface have cooled down to a certain temperature, the object to be measured will cool down from the surface. There is still heat in the core of things. It is not possible to say unequivocally which point on the surface reflects the temperature of the center based on the size and shape of the object to be measured, and if the temperature at any point on the surface falls below this temperature, the entire object to be measured is suitable for starting measurement. I can't say for sure whether it has cooled down to that temperature.
Therefore, through appropriately determined experiments and verification, conditions are found under which it is possible to judge whether or not it is appropriate to start measurement at several points on the surface of the object to be measured.
The conditions thus found are set in the measurement start condition storage section 630 as measurement start conditions.

測定開始許可部640は、実際に測定対象物を形状測定するにあたって、測定対象物の温度が測定開始条件を満たしているか照合し、測定対象物が測定対象物の温度が測定開始条件を満たしていれば、モーションコントローラに測定開始の指令を与える。測定開始条件判定部620には、サーモカメラ610で取得される測定対象物のサーモグラフィーがリアルタイムで時々刻々入力される。測定開始許可部640は、測定対象物のサーモグラフィーから各温度評価点の温度を取得し、各温度が温度条件範囲を満たしているか判定する。 When actually measuring the shape of the object to be measured, the measurement start permission unit 640 verifies whether the temperature of the object to be measured satisfies the measurement start conditions, and determines whether the temperature of the object to be measured satisfies the measurement start conditions. If so, give a command to the motion controller to start measurement. The measurement start condition determination unit 620 receives a thermography of the measurement object acquired by the thermo camera 610 in real time from time to time. The measurement start permission unit 640 acquires the temperature at each temperature evaluation point from the thermography of the measurement object, and determines whether each temperature satisfies the temperature condition range.

なお、測定対象物が定盤あるいは回転テーブル210に置かれたときに、サーモカメラ610と測定対象物との相対位置や向きが常に決まったものであれば、温度評価点の指定は2次元的な画像データ中での座標指定でよいだろう。
もし、測定対象物とサーモカメラ610との相対位置や向きが一意に固定できないのであれば、画像認識によって測定対象物の表面上で三次元的な位置として温度評価点を認識させるようにしてもよい。例えば、測定対象物の特徴的な幾何学形状に基づいて測定対象物のワーク座標系を認識させるようにすればよい。
Note that when the object to be measured is placed on the surface plate or rotary table 210, if the relative position and orientation of the thermo camera 610 and the object to be measured are always determined, the temperature evaluation points can be specified in two dimensions. It would be sufficient to specify the coordinates in the image data.
If the relative position and orientation of the measurement object and the thermo camera 610 cannot be fixed uniquely, the temperature evaluation point may be recognized as a three-dimensional position on the surface of the measurement object using image recognition. good. For example, the work coordinate system of the object to be measured may be recognized based on the characteristic geometrical shape of the object.

図4に、モーションコントローラ300とホストコンピュータ500の機能ブロック図を示す。
モーションコントローラ300は、測定指令取得部310と、カウンタ部320と、移動指令生成部330と、駆動制御部340と、測定開始指令部350と、を備える。
FIG. 4 shows a functional block diagram of the motion controller 300 and the host computer 500.
The motion controller 300 includes a measurement command acquisition section 310, a counter section 320, a movement command generation section 330, a drive control section 340, and a measurement start command section 350.

測定指令取得部310は、ホストコンピュータ500から測定指令を取得する。
測定指令は、測定対象物の設計データや測定対象箇所をもとにしてホストコンピュータ500による演算処理等により生成される。測定指令にはプローブ軌道上の目標点や目標移動速度が含まれている。
The measurement command acquisition unit 310 acquires a measurement command from the host computer 500.
The measurement command is generated by arithmetic processing or the like by the host computer 500 based on the design data of the object to be measured and the location to be measured. The measurement command includes the target point on the probe trajectory and the target movement speed.

カウンタ部320は、エンコーダから出力される検出信号をカウントして駆動機構230および回転テーブル210の変位量を計測するとともに、プローブセンサから出力される検出信号をカウントしてプローブ220の変位を計測する。これにより、プローブ220の現在位置、すなわち、ワーク表面の座標値を得る。 The counter unit 320 measures the displacement amount of the drive mechanism 230 and the rotary table 210 by counting the detection signal output from the encoder, and also measures the displacement of the probe 220 by counting the detection signal output from the probe sensor. . As a result, the current position of the probe 220, that is, the coordinate values of the workpiece surface is obtained.

移動指令生成部330は、プローブ220で測定対象物表面を測定するためのプローブ220の移動経路を算出し、その移動経路に沿った速度ベクトルを算出する。例えば、自律的に押込み量を調整しながらプローブ220を現在位置から次の目標点に移動させるためのベクトル指令を生成する。 The movement command generation unit 330 calculates a movement path of the probe 220 for measuring the surface of the object to be measured with the probe 220, and calculates a velocity vector along the movement path. For example, a vector command is generated to move the probe 220 from the current position to the next target point while autonomously adjusting the push amount.

駆動制御部340は、移動指令生成部330によって算出されたベクトル指令に基づいて、駆動機構230および回転テーブル210を駆動制御する。 The drive control section 340 drives and controls the drive mechanism 230 and the rotary table 210 based on the vector command calculated by the movement command generation section 330.

測定開始指令部350は、測定開始条件判定部620からから送られてくる測定許可指令を受けて、移動指令生成部330に測定開始の許可を与える。 The measurement start command unit 350 receives the measurement permission command sent from the measurement start condition determination unit 620 and gives permission to the movement command generation unit 330 to start measurement.

ホストコンピュータ500は、いわゆるパソコンで構成できる。ホストコンピュータ500は、CPU(CentralProcessingUnit)やメモリ等を備えて構成され、モーションコントローラ300を介して三次元測定機200を制御する。ホストコンピュータ500は、さらに、記憶部520と、形状解析部530と、を備える。記憶部520は、測定対象物(ワーク)の形状に関する設計データ(CADデータや、NURBSデータ等)、測定で得られた測定データ、および、測定動作全体を制御する測定制御プログラム(測定パートプログラム)を格納する。 The host computer 500 can be a so-called personal computer. The host computer 500 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like, and controls the coordinate measuring machine 200 via the motion controller 300. Host computer 500 further includes a storage section 520 and a shape analysis section 530. The storage unit 520 stores design data (CAD data, NURBS data, etc.) regarding the shape of the object to be measured (workpiece), measurement data obtained by measurement, and a measurement control program (measurement part program) that controls the entire measurement operation. Store.

図5を参照して、形状測定装置100の動作を簡単に説明する。
搬入出装置等によって測定対象物が三次元測定機200に投入される(ST110)。
すると、測定開始条件判定部620は、サーモカメラ610から測定対象物のサーモグラフィーを取得する(ST120)。
そして、測定開始条件判定部620は、サーモグラフィー中で各温度評価点を認識し、各温度評価点の温度を取得する(ST130)。
The operation of the shape measuring device 100 will be briefly described with reference to FIG.
An object to be measured is loaded into the three-dimensional measuring machine 200 by a loading/unloading device or the like (ST110).
Then, the measurement start condition determining unit 620 obtains a thermography of the measurement object from the thermo camera 610 (ST120).
Then, the measurement start condition determining unit 620 recognizes each temperature evaluation point in the thermography and acquires the temperature at each temperature evaluation point (ST130).

測定開始許可部640は、各温度評価点の温度を測定開始条件として設定されている温度条件範囲と対比し、すべての温度評価点の温度が温度条件範囲内に入っていれば、測定開始の許可をモーションコントローラ300に与える。
一方、温度評価点の温度が温度条件範囲内に入っていない場合、測定開始許可部640は、ST120に戻って測定対象物のサーモグラフィーを更新しながら、測定開始条件が満たされるまでモーションコントローラ300に待機を指示する。
測定すべきワークが三次元測定機200に順次投入される間は終了条件を満たすまでST110からST160を繰り返す。
The measurement start permission unit 640 compares the temperature at each temperature evaluation point with the temperature condition range set as the measurement start condition, and if the temperature at all temperature evaluation points is within the temperature condition range, it allows the measurement to start. Permission is given to motion controller 300.
On the other hand, if the temperature at the temperature evaluation point is not within the temperature condition range, the measurement start permission unit 640 returns to ST120 and updates the thermography of the measurement object, while updating the motion controller 300 until the measurement start condition is met. Instruct to wait.
While the workpieces to be measured are sequentially introduced into the three-dimensional measuring machine 200, ST110 to ST160 are repeated until the termination condition is satisfied.

なお、測定開始許可部640において、複数ある温度評価点の温度をどのように評価して測定開始条件を満たすと判断するか(温度条件範囲内にあると判断するか否か)についてはいくつかバリエーションが有り得る。例えば、適当な評価関数をつくっておいて、評価関数のスコアに基づいて測定対象物の温度が温度条件範囲内にあると判断するようにしてもよい。 Note that the measurement start permission unit 640 has several methods for evaluating the temperature at a plurality of temperature evaluation points to determine that the measurement start condition is satisfied (whether or not it is determined that the temperature is within the temperature condition range). Variations are possible. For example, an appropriate evaluation function may be created, and based on the score of the evaluation function, it may be determined that the temperature of the object to be measured is within the temperature condition range.

上記実施形態の形状測定装置100によれば、オペレータが接触式温度センサを測定対象物に逐一付ける必要がないので、例えばインライン測定において次々に測定対象物を自動測定する無人オペレーションが可能になる。
オペレータが手作業で接触式温度センサを測定対象物に付ける必要がないので、温度評価点の数を所望の数だけ十分に多くすることができる。これにより、測定対象物の温度評価の精度が高まることが期待できる。
According to the shape measuring device 100 of the embodiment described above, there is no need for an operator to attach a contact temperature sensor to each object to be measured, so that an unmanned operation is possible in which the objects to be measured are automatically measured one after another in, for example, in-line measurement.
Since the operator does not have to manually attach the contact temperature sensor to the object to be measured, the number of temperature evaluation points can be increased to a desired number. This can be expected to improve the accuracy of temperature evaluation of the object to be measured.

サーモカメラ610で取得したサーモグラフィーで測定対象物の温度を正確にかつ効率的に測定し、測定開始条件と正しく照合できる。これにより、測定対象物の温度が適正温度になるまで(冷えるまで)過剰に待つ必要がなく、測定開始条件が満たされたならばすぐに測定対象物の形状測定を開始できる。 The temperature of the object to be measured can be accurately and efficiently measured using the thermography obtained by the thermo camera 610, and can be correctly compared with the measurement start conditions. Thereby, there is no need to wait excessively until the temperature of the measurement target reaches the appropriate temperature (until it cools down), and the shape measurement of the measurement target can be started as soon as the measurement start condition is satisfied.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態としては、機械学習するニューラルネットワークで測定開始条件判定部700を構成する。
機械学習するニューラルネットワーク自体は知られたものであり、図6に例示するように、入力層、中間層、出力層からなる。
(Second embodiment)
In the second embodiment of the present invention, the measurement start condition determination unit 700 is configured with a neural network that performs machine learning.
The neural network itself for machine learning is well known, and as illustrated in FIG. 6, it consists of an input layer, a middle layer, and an output layer.

測定開始条件判定部700を機械学習させるための入力データと出力データとの組み合わせである教師データを例えば次のようにして用意する。
まず、設定値データ通りに加工された測定対象物のサンプルを用意する。
サンプルは、加工後、形状測定に適した所定の温度(例えば標準温度)になるまで十分に冷ましてなじませた上で、形状測定機で形状測定して、正確な形状データを得ておく。
設計値データからの加工誤差が公差内であって、サンプルは製品として合格であることを確認しておく。このようなサンプルを複数用意しておくとよい。
Teacher data, which is a combination of input data and output data for causing the measurement start condition determining section 700 to perform machine learning, is prepared in the following manner, for example.
First, a sample of the object to be measured that has been processed according to the set value data is prepared.
After processing, the sample is sufficiently cooled down to a predetermined temperature (for example, standard temperature) suitable for shape measurement, and then the shape is measured using a shape measuring machine to obtain accurate shape data.
Confirm that the processing error from the design value data is within the tolerance and that the sample is acceptable as a product. It is a good idea to prepare multiple such samples.

サンプルを加工後の温度に相当する温度まで加熱した後、異なる待ち時間でサンプルを冷ます。
サーモカメラでサンプルを撮像し、撮像データを記録する。
このサーモグラフィー画像が入力層に入力するデータである。入力層に入力できる入力データとして解像度が細かすぎる場合には適宜フィルタ処理しておく。
After heating the sample to a temperature corresponding to the post-processing temperature, the sample is cooled down with different waiting times.
Image the sample with a thermo camera and record the image data.
This thermography image is the data input to the input layer. If the resolution of the input data that can be input to the input layer is too fine, it should be filtered as appropriate.

サーモグラフィー画像の取得後、サンプルを形状測定機で形状測定し、形状データを得る。
形状測定で得た形状データと設計値データとの対比からそのサンプルが合格であると判定できるかどうか検証する。(サンプルの表面の温度が取得できているので、温度補正を考慮にいれてもよい。)
待ち時間ごと(つまり温度ごと)に得られた合否判定結果を温度別合否判定結果と称することにする。
After acquiring the thermographic image, the shape of the sample is measured using a shape measuring device to obtain shape data.
Verify whether the sample can be determined to pass by comparing the shape data obtained through shape measurement and the design value data. (Since the temperature of the surface of the sample has been obtained, temperature correction may be taken into consideration.)
The pass/fail determination results obtained for each waiting time (that is, for each temperature) will be referred to as temperature-specific pass/fail determination results.

加熱から測定開始までの待ち時間を変化させながら上記の実験を繰り返すと、例えば図7に示すようなテーブルが得られる。
いま、すべてのサンプルは最終的には合格であることが分かっている。
したがって、温度別合否判定結果が合格の場合には、測定開始を許可する出力データにプラスの報酬を与え、測定開始を許可しない出力データにマイナスの報酬を与える。
逆に、温度別合否判定結果が不合格の場合には、測定開始を許可する出力データにマイナスの報酬を与え、測定開始を許可しない出力データにプラスの報酬を与える。
このような教師データよって、入力であるサーモグラフィー画像と出力である測定開始の許可/不許可の関係を機械学習させたニューラルネットワークを得て、これを測定開始条件判定部700とする。
このように学習した学習済み測定開始条件判定部700に測定対象物のサーモグラフィー画像を入力として与えると、測定開始の許可または不許可(待機指令)が出力データとして得られる。
If the above experiment is repeated while changing the waiting time from heating to the start of measurement, a table as shown in FIG. 7, for example, is obtained.
We now know that all samples ultimately pass.
Therefore, if the temperature-based pass/fail determination result is pass, a positive reward is given to the output data that allows the start of measurement, and a negative reward is given to the output data that does not allow the start of the measurement.
Conversely, if the temperature-specific pass/fail determination result is FAIL, a negative reward is given to the output data that allows the start of measurement, and a positive reward is given to the output data that does not allow the start of the measurement.
Using such teacher data, a neural network is obtained which is machine-learned to determine the relationship between the thermography image as an input and the permission/disapproval of measurement start as an output, and this is referred to as the measurement start condition determining section 700.
When the thermography image of the object to be measured is given as input to the learned measurement start condition determination unit 700 that has been learned in this way, permission or disapproval (standby command) for starting the measurement is obtained as output data.

この第2実施形態では、オペレータが温度評価点を特段指定する必要がなく、サーモグラフィー画像と温度別合否判定結果との組みがあれば誰でも精度の高い測定開始条件判定部700が得られる。 In the second embodiment, there is no need for the operator to specifically designate temperature evaluation points, and anyone can obtain a highly accurate measurement start condition determining section 700 as long as they have a combination of a thermography image and a pass/fail determination result for each temperature.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
第1実施形態でも第2実施形態でも、測定対象物の表面温度だけを測定開始の判断材料(測定開始条件)としていたが、このほか、例えば、室内温度(環境温度)も測定開始条件(入力データ)に含めるようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit.
In both the first and second embodiments, only the surface temperature of the object to be measured is used as a criterion for starting measurement (measurement start condition), but in addition to this, for example, indoor temperature (environmental temperature) data).

100…形状測定装置、
200…三次元測定機、
210…回転テーブル、220…プローブ、
230…駆動機構、
231…Z駆動軸、232…Y駆動軸、233…X軸駆動軸、
300…モーションコントローラ、
310…測定指令取得部、320…カウンタ部、330…移動指令生成部、340…駆動制御部、350…測定開始指令部、
500…ホストコンピュータ、
520…記憶部、530…形状解析部、
610…サーモカメラ、
620、700…測定開始条件判定部、
630…測定開始条件記憶部、
640…測定開始許可部。
100...shape measuring device,
200...3D measuring machine,
210... rotary table, 220... probe,
230... Drive mechanism,
231...Z drive axis, 232...Y drive axis, 233...X-axis drive axis,
300...Motion controller,
310...Measurement command acquisition section, 320...Counter section, 330...Movement command generation section, 340...Drive control section, 350...Measurement start command section,
500... host computer,
520...Storage unit, 530...Shape analysis unit,
610...Thermo camera,
620, 700...Measurement start condition determination unit,
630...Measurement start condition storage unit,
640...Measurement start permission section.

Claims (2)

測定対象物の形状を形状測定機で測定するにあたって、前記測定対象物の測定開始の適否を判定する測定開始条件判定装置であって、
当該測定開始条件判定装置は、入力層と出力層とを有し、機械学習するニューラルネットワークで構成されており、
前記入力層に入力する入力データには、サーモカメラで取得した測定対象物の表面温度分布を含み、
前記出力層から出力される出力データは、測定対象物の測定開始の適否である
ことを特徴とする測定開始条件判定装置。
A measurement start condition determining device for determining whether or not to start measurement of the measurement object when measuring the shape of the measurement object with a shape measuring machine,
The measurement start condition determination device has an input layer and an output layer, and is configured with a neural network that performs machine learning.
The input data input to the input layer includes a surface temperature distribution of the measurement target obtained by a thermo camera,
A measurement start condition determination device, wherein the output data output from the output layer indicates whether or not it is appropriate to start measurement of the measurement target.
請求項1に記載の測定開始条件判定装置において、
前記測定開始条件判定装置を機械学習させるための入力データと出力データとの組み合わせである教師データを用意するにあたり、
加工精度の最終合否判定結果が合格であることが確認された測定対象物のサンプルを複数用意し、
前記サンプルを異なる温度に加熱または冷却し、
サーモカメラによって前記サンプルの各温度での表面温度分布を取得し、この表面温度分布を入力データとし、
各温度で前記サンプルを形状測定して形状データを得るとともに設計値データとの対比から前記各サンプルの各温度での加工度の合否判定結果を取得して、温度別合否判定結果とし、
前記温度別合否判定結果が前記最終合否判定結果に一致していた場合には、測定開始を許可する出力データにプラスの報酬を与え、測定開始を許可しない出力データにマイナスの報酬を与え、
前記温度別合否判定結果が前記最終合否判定結果に不一致の場合には、測定開始を許可する出力データにマイナスの報酬を与え、測定開始を許可しない出力データにプラスの報酬を与えるようにして機械学習させた
ことを特徴とする測定開始条件判定装置。
The measurement start condition determination device according to claim 1 ,
In preparing training data that is a combination of input data and output data for machine learning the measurement start condition determination device,
Prepare multiple samples of the object to be measured that have been confirmed to pass the final pass/fail judgment result for processing accuracy,
heating or cooling the sample to different temperatures;
Obtain the surface temperature distribution at each temperature of the sample using a thermo camera, use this surface temperature distribution as input data,
Measure the shape of the sample at each temperature to obtain shape data, and obtain a pass/fail judgment result for the processing degree of each sample at each temperature from comparison with design value data, and use it as a pass/fail judgment result by temperature;
If the temperature-specific pass/fail judgment result matches the final pass/fail judgment result, a positive reward is given to the output data that permits the start of measurement, and a negative reward is given to the output data that does not permit the start of the measurement;
If the temperature-based pass/fail judgment result does not match the final pass/fail judgment result, the machine A measurement start condition determination device characterized by being trained.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004163330A (en) 2002-11-14 2004-06-10 Ricoh Co Ltd Shape measuring method and shape measuring device
JP2016524136A (en) 2013-05-10 2016-08-12 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company Method and apparatus for inspecting a workpiece
JP2019013993A (en) 2017-07-04 2019-01-31 ファナック株式会社 Thermal displacement correction device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004163330A (en) 2002-11-14 2004-06-10 Ricoh Co Ltd Shape measuring method and shape measuring device
JP2016524136A (en) 2013-05-10 2016-08-12 レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company Method and apparatus for inspecting a workpiece
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