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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-07
(45)【発行日】2023-07-18
(54)【発明の名称】形状測定システムおよびその制御方法
(51)【国際特許分類】
   G01B 21/20 20060101AFI20230710BHJP
   G01B 5/00 20060101ALI20230710BHJP
【FI】
G01B21/20 Z
G01B5/00 P
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2019103389
(22)【出願日】2019-05-31
(65)【公開番号】P2020197436
(43)【公開日】2020-12-10
【審査請求日】2022-04-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】100143720
【弁理士】
【氏名又は名称】米田 耕一郎
(74)【代理人】
【氏名又は名称】鈴木 征四郎
(72)【発明者】
【氏名】福田 満
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 英樹
(72)【発明者】
【氏名】山本 英樹
(72)【発明者】
【氏名】草間 隼人
【審査官】仲野 一秀
(56)【参考文献】
【文献】特開平10-339630(JP,A)
【文献】特開2008-11056(JP,A)
【文献】特開2014-191787(JP,A)
【文献】特開平10-239042(JP,A)
【文献】特開2016-122319(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01B 21/00-21/32
G01B 5/00-5/30
G01B 11/00-11/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象物の表面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機と
前記測定対象物を前記形状測定機に搬入出する搬入出装置と、
前記移動機構による前記検出器または前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲とするように設けられた測定空間用監視カメラと、
前記搬入出装置と、前記搬入出装置による前記測定対象物の搬入出ルートと、を撮像範囲とするように設けられた搬入出ルート用監視カメラと、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データおよび前記搬入出ルート用監視カメラが撮像した搬入出ルート動画データをそれぞれ所定時間分だけ一時的にバッファ記録する動画バッファメモリ装置と、
前記形状測定機にエラーが生じたときに発せられるエラー信号をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記測定空間動画データおよび前記搬入出ルート動画データを抽出して固定的に保存するカメラ情報保存部と、を備える
ことを特徴とする形状測定システム。
【請求項2】
請求項1に記載の形状測定システムにおいて、
さらに、
前記形状測定機の操作部を撮像範囲とするように設けられた測定操作監視カメラを備え、
前記動画バッファメモリ装置は、さらに、前記測定操作監視カメラが撮像した測定操作動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記形状測定機の前記操作部の入力操作をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記測定操作動画データを抽出して固定的に保存する
ことを特徴とする形状測定システム。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の形状測定システムにおいて、
さらに、
前記搬入出装置の操作部を撮像範囲とするように設けられた搬入出操作監視カメラを備え、
前記動画バッファメモリ装置は、さらに、前記搬入出操作監視カメラが撮像した搬入操作動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記搬入出装置の操作部の入力操作をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記搬入操作動画データを抽出して固定的に保存する
ことを特徴とする形状測定システム。
【請求項4】
測定対象物の表面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機と
前記測定対象物を前記形状測定機に搬入出する搬入出装置と、を備えた形状測定システムの制御方法であって、
前記移動機構による前記検出器または前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲として測定空間用監視カメラで撮影し、
前記搬入出装置と、前記搬入出装置による前記測定対象物の搬入出ルートと、を撮像範囲として搬入出ルート用監視カメラで撮影し、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データおよび前記搬入出ルート用監視カメラが撮像した搬入出ルート動画データをそれぞれ所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記形状測定機にエラーが生じたときに発せられるエラー信号をトリガーとして前記バッファ記録されている前記測定空間動画データおよび前記搬入出ルート動画データを抽出して固定的に保存す
ことを特徴とする形状測定システムの制御方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は形状測定システムに関する。具体的には、エラー原因の解析が容易になる形状測定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。インライン測定システムでは、測定対象物を自動的に三次元測定機に搬入出して、三次元測定機が自動的に測定対象物の形状測定を自動的に実行する。このとき、オペレータは三次元測定機の傍にいる必要はない。測定対象物が大きなものであったり、複雑な形状であったり、同形状のものを数多く測定する場合などには、無人での長時間自動測定が便利であり、広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2008-241420号公報
【文献】特開2013-238573号公報
【文献】特開2014-21004号公報
【文献】特開2017-062194
【文献】特許6482244
【文献】特公平02-062006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
長時間の無人自動測定を行う場合、測定動作中に種々の要因で警告やエラーが発生することがあり、エラーの種類によっては測定動作が中断することもある。重大なエラーが生じたような場合には、測定システムが故障して正常に動作しなくなるような場合も有り得る。
【0006】
このような場合、例えば修理担当者がエラー、警告、故障の種類に応じて、必要な修理、部品交換、調整を行なうことになる。このとき、修理担当者は、マシンの現在状態や、故障時のログ(動作ログや通信ログ)からエラー等の原因を推測してエラー原因や故障箇所を特定しなければならない。しかしながら、マシンの現在状態を分析したり、故障時のログを解析したりしてもエラー原因を推測することはなかなかに難しく、真の原因にたどりつくことは困難であった。さらに、故障後のマシンの各部品や故障時のエラーログの解析というのはかなり高度な専門的技量が求められるし、例えばログの時刻情報をもとに各種のデータを突き合わせながら原因を探るというのは多大な時間、労力、費用を要する。実際、そこまで労力を掛けて故障の原因を探ってみても、原因にたどり着けないことも多かった。
【0007】
本発明の目的は、エラー原因の解析が容易になるようにする形状測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の形状測定システムは、
測定対象物の表面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機と、
前記移動機構による前記検出器または前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲とするように設けられた測定空間用監視カメラと、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録する動画バッファメモリ装置と、
前記形状測定機にエラーが生じたときに発せられるエラー信号をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている測定空間動画データを抽出して固定的に保存するカメラ情報保存部と、を備える
ことを特徴とする。
【0009】
本発明の一実施形態では、
さらに、
前記測定対象物を前記形状測定機に搬入出する搬入出装置と、
搬入出ルート用監視カメラと、を備え、
前記搬入出ルート用監視カメラは、前記搬入出装置と、前記搬入出装置による前記測定対象物の搬入出ルートと、を撮像範囲とするように設けられており、
前記動作バッファメモリ装置は、さらに、前記搬入出ルート用監視カメラが撮像した搬入出ルート動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記エラー信号をトリガーとして、前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記搬入出ルート動画データを抽出して固定的に保存する
ことが好ましい。
【0010】
本発明の一実施形態では、
さらに、
前記形状測定機の操作部を撮像範囲とするように設けられた測定操作監視カメラを備え、
前記動作バッファメモリ装置は、さらに、前記測定操作監視カメラが撮像した測定操作動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記形状測定機の前記操作部の入力操作をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記測定操作動画データを抽出して固定的に保存する
ことが好ましい。
【0011】
本発明の一実施形態では、
さらに、
前記搬入出装置の操作部を撮像範囲とするように設けられた搬入出操作監視カメラを備え、
前記動作バッファメモリ装置は、さらに、前記搬入出操作監視カメラが撮像した搬入操作動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記搬入出装置の操作部の入力操作をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記搬入操作動画データを抽出して固定的に保存する
ことが好ましい。
【0012】
また、本発明では、
測定対象物の表面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機と、
前記移動機構による前記検出器または前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲とするように設けられた測定空間用監視カメラと、
前記測定対象物のマスターデータを記憶した記憶部と、
形状解析部と、を備えた形状測定システムであって、
前記形状解析部は、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに映っている測定対象物と、前記測定対象物のマスターデータと、を対比し、
両者が合致している判定した場合には、前記形状測定機に前記測定対象物の測定の開始を開始させ、
両者が不一致と判定した場合には、エラー報告を行なう
こととしてもよい。
【0013】
本発明の一実施形態では、
さらに、前記形状解析部は、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに基づいて、前記測定対象物、前記検出器、および、校正用のマスターボールのうちの少なくとも一つ以上の汚れの有無を判定し、
汚れが無いと判定した場合には、前記形状測定機に前記測定対象物の測定の開始を開始させ、
汚れが有ると判定した場合には、エラー報告を行なう
ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】形状測定システムの一例を示す図である。
図2】形状測定機の外観を示す図である。
図3】形状測定システムの機能ブロック図である。
図4】動画バッファメモリ装置を例示した図である。
図5】動画バッファメモリ装置の動作を例示したフローチャートである。
図6】動画バッファメモリ装置の動作を例示したフローチャートである。
図7】動画バッファメモリ装置の動作を例示したフローチャートである。
図8】予備チェックの動作を例示したフローチャートである。
図9】予備チェックの動作を例示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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)
本発明の形状測定システム100に係る第1実施形態について説明する。
図1は、形状測定システム100の一例を示す図である。
形状測定システム100は、形状測定機200と、モーションコントローラ300と、ホストコンピュータ400(図1図2中で不図示)と、搬入出装置500と、複数台の監視カメラ610-640と、動画バッファメモリ装置700と、を備える。
【0016】
形状測定機200は、ここではいわゆる三次元測定機(CMM,Coordinate Measuring Machine)である。
図2にも形状測定機200の外観を示す。
図1図2に例示の形状測定機200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(不図示)とY方向に沿ったY駆動軸(不図示)とを有し、プローブ220をYZ平面内で二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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
形状測定機200は、例えば、加工機械10と並んで製造ライン20の脇に設置されており、ラインを流れてくる被加工物の全てまたは一部を測定対象とする。
【0020】
図3は、形状測定システム100の機能ブロック図である。
図3を参照しながら、モーションコントローラ300とホストコンピュータ400の機能ブロックを簡単に説明する。
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、エラー検出部350と、を備える。
【0021】
測定指令取得部310は、ホストコンピュータ400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400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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
エラー検出部350は、測定パートプログラムに従った正常な自動測定ができなくなったと判断した場合にはエラー信号を出力する。例えば、プローブ220の位置が当初の設計軌道から許容範囲以上に外れてしまったりすると、この後の自動測定は危険であるので、エラー検出部350はエラーと判断してエラー信号を出力する。あるいは、駆動制御部340から形状測定機200に駆動信号を発したときに目標位置と現在位置とが許容範囲以上に外れてしまった場合に、エラー検出部350はエラーと判断してエラー信号を出力する。
【0026】
エラーが生じる原因としては例えば次のようなことが考えられる。
ワークに起因するエラーとして、ワークの加工誤差が過大であったり、ワーク表面にゴミ(屑や油)が付着していたりすることが考えられる。
形状測定機200に起因するエラーとして、信号配線等の電装系のトラブルやレールの歪みや汚れ等の機構系のトラブルがあったりすること考えられる。
また、ワークや測定機にトラブルがなくても、搬入出装置500のトラブルやワークの搬入ルートに障害があることも考えられる。
また、オペレータによる設定操作が誤っていたということも考えられる。
【0027】
エラー検出部350からのエラー信号は、移動指令生成部330、駆動制御部340、ホストコンピュータ400、動画バッファメモリ装置700等に出力される。エラー信号を受け取った各機能部は、エラーの種類に応じて適宜設定された動作を行なう。例えば、移動指令生成部330がエラー信号を受け取った場合には、ベクトル指令の生成を中止する場合もあるし、プローブ220の移動速度を最低速度に低下させる場合もあるし、プローブ220をワークから退避(リトラクション)させる場合もある。
【0028】
モーションコントローラ300には、測定手動コントローラ360が接続されている。測定手動コントローラ360は、ジョイスティックや各種ボタンを有し、オペレータからの手動入力操作を受け付け、オペレータの操作指令をモーションコントローラ300に送る。
【0029】
ホストコンピュータ400は、いわゆるパソコンで構成できる。ホストコンピュータ400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を介して形状測定機200を制御する。ホストコンピュータ400は、さらに、記憶部410と、形状解析部420と、を備える。記憶部410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。
【0030】
さらに、記憶部410は、エラー情報保存部430を有する。
エラー情報保存部430には、エラーログ保存部431と、カメラ情報保存部432と、がある。
エラーログ保存部431は、エラー検出部350からエラー信号が出力されたときに、モーションコントローラ300からエラーログを受信して記録する。例えば、エラー発生時における測定パートプログラムの実行命令、移動指令生成部330で生成されたベクトル指令(あるいは座標指令)、カウンタ部320でのカウント値、駆動制御部340の制御信号の種類および値がエラーログとしてエラーログ保存部に送られて記録される。
【0031】
カメラ情報保存部432については後述する。
【0032】
形状解析部420は、モーションコントローラ300から出力された測定データに基づいて測定対象物の表面形状データを算出し、算出した測定対象物の表面形状データの誤差や歪み等を求める形状解析を行う。また、形状解析部420は、ワークの設計データ(CADデータや、NURBSデータ等)からプローブ軌道の算出等の演算処理も担う。
【0033】
ホストコンピュータ400には、必要に応じて、出力装置(ディスプレイやプリンタ)および入力装置(キーボードやマウス)が接続される。
【0034】
形状測定機200の脇には搬入出装置500が設置されている。
搬入出装置500は、測定対象物である被加工物を製造ライン20と形状測定機200との間で搬入出する。搬入出装置500としては、種々利用されており(特許6482244、特公平02-062006)、測定対象物を搬送レール510(ベルト)の載せたまま形状測定機200に供給する方式や、クレーンやロボットアーム520でピックアップする方式などでもよい。
【0035】
図1では、製造ライン20の脇に設置されたロボットアーム520と、回転テーブル210に測定対象物を搬送する搬送レール510と、搬入出操作パネル530と、によって搬入出装置500が構成されている。例えば、ロボットアーム520が製造ライン20から測定対象物となる被加工物をピックアップして搬送レール510に載せる。搬送レール510が測定対象物を形状測定機200の回転テーブル210に搬送する。測定終了後は、搬送レール510でワークを逆方向に搬送し、さらに、ロボットアーム520でワークを製造ライン20に戻せばよい。
【0036】
なお、回転テーブル210から搬送レーンに載せるにあたっては、形状測定機200の脇にロボットアームやクレーンを別途設置してもよいし、回転テーブル210の片側を持ち上げて回転テーブル210を傾けるようにしてもよいだろう。
【0037】
搬入出操作パネル530によって搬入出装置500の設定入力操作を行なう。例えば、搬入出操作パネル530により搬入出装置500の電源オンオフや各種の調整や設定が行なわれる。
【0038】
図1の例では、測定対象物の搬入と搬出とを同じロボットアーム520および搬送レール510で行なうこととしているが、搬入と搬出とをそれぞれ搬入装置と搬出装置とで別個に分担するようにしてもよい。
【0039】
搬入出装置500によって測定対象物が形状測定機200に供給されると、形状測定機200は予め用意されている測定パートプログラムに従って自動的に測定対象物の測定を行なう。例えば、回転テーブル210上にワークが載置されたら、自動心出し、座標系の設定等のための予備測定等のあと、ワークの形状測定を実行する。形状測定機200による形状測定の後、搬入出装置500によってワークは形状測定機200から搬出され、次工程に送られる。
【0040】
次に複数台の監視カメラについて説明する。
監視カメラとして、測定空間用監視カメラ610と、搬入出ルート用監視カメラ620と、測定操作監視カメラ630と、搬入出操作監視カメラ640と、が設けられている。
【0041】
測定空間用監視カメラ610は、形状測定機200の測定空間を撮像範囲に含めるように設置されている。つまり、測定空間用監視カメラ610は、プローブ220とワークとの両方を撮像対象としている。測定空間監視用カメラ610の取り付け方は、特段限定されず、形状測定機200の測定空間を撮像範囲に含めるように設置されていればよいが、図1では一例として形状測定機200の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。
【0042】
搬入出ルート用監視カメラ620は、測定対象物が搬入出装置500でラインから形状測定機200まで運搬される移動ルートを撮像範囲とするように設置されている。つまり、搬入出ルート用監視カメラ620は、搬入出装置500そのものと、ワークの搬入ルートと、を撮像対象としている。
【0043】
図1では、搬入ルートと搬出ルートは同じであるとしているので、搬入ルート用監視カメラは搬出ルート用監視カメラも兼ねている。
搬入装置と搬出装置とが別個に設けられ、搬入ルートと搬出ルートとを一つのカメラでカバーできない場合には、搬出ルート用監視カメラも設けておくことが好ましい。一つのカメラで搬入出ルートの全体を撮像エリアに収められない場合には、搬入出ルート用監視カメラ620が二台以上設けられていてもよい。図1の例では、形状測定機200の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。
【0044】
測定操作監視カメラ630は、測定手動コントローラ360を撮像範囲に含むように設置されている。
図1図2の例では、測定手動コントローラ360とモーションコントローラ300とは有線ケーブルで繋がっているので、測定操作監視カメラ630は、おおよそ有線ケーブルが届く範囲を撮像範囲にするように設置されていればよい。手動コントローラとモーションコントローラ300とが無線通信するような場合には、形状測定機200を見ながらオペレータが測定手動コントローラ360を操作するエリアを考えて、形状測定機200の前方である程度範囲を撮像範囲とするように測定操作監視カメラ630を設置しておけばよいだろう。図1の例では、モーションコントローラ300の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。
【0045】
搬入出操作監視カメラ640は、搬入出操作パネル530の操作盤を撮像範囲に含むように設置されている。図1の例では、搬入出操作パネル530の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。
【0046】
カメラの設置方法は限定しないので、例えば、天井からカメラを吊すようにしてもよいだろうし、カメラ専用のスタンドを設置してもよいだろう。
【0047】
監視カメラ610-640は、電源が入っているときには動画を常に撮影し、動画データは動画バッファメモリ装置700に送られて一時的にバッファ記憶される。動画バッファメモリ装置700に動画データをバッファするにあたってどの程度の長さ分を記憶できるかはメモリの容量によるので一概には言えない。メモリ資源の上限までバッファ記憶すればよいが、工場のなかには数十台の測定機が設置されているので、バッファできる時間には自ずと限度がある。
【0048】
動画バッファメモリ装置700は、メモリコントローラ710と、記憶部410と、を有する。動画バッファメモリ装置700には、測定空間用監視カメラ610と、搬入出ルート用監視カメラ620と、測定操作監視カメラ630と、搬入出操作監視カメラ640と、から各動画データが送られてくるので、それらを測定空間動画データ、搬入出ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データとして所定時間分バッファする。
【0049】
動画バッファメモリ装置700と各監視カメラとの接続は、無線でも有線でもよいのはもちろんである。図4では、測定空間動画データ、搬入出ルート動画データ、測定操作動画データおよび搬入操作動画データは1セットだけ示しているが、工場内に複数の測定機が設置されていれば、測定機の数だけ動画データのセットがバッファできるように例えば記憶部をセクションに区切っておく。
【0050】
動画バッファメモリ装置700にバッファされた動画データを所定タイミングで抽出してカメラ情報保存部432に固定的に保存する。
この保存動作を図5図6図7のフローチャートを参照しながら説明する。
動画バッファメモリ装置700は、測定空間用監視カメラ610と、搬入出ルート用監視カメラ620と、測定操作監視カメラ630と、搬入出操作監視カメラ640と、から送られてくる各動画データ(測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ)を受信し(ST110)、それらをバッファしている(ST120)。ただ、動画バッファメモリ装置700のメモリ容量にも上限はあるので、それぞれ所定時間ずつバッファしておき、上限を超えたら先入れ先出しで上書き削除ということになる。
【0051】
ここで、形状測定システム100の動作中にエラー検出部350がエラーを検出したとする。すると、エラー検出部350からエラー信号が出力される。エラー信号は、ホストコンピュータ400と動画バッファメモリ装置700とにも送られる。動画バッファメモリ装置700は、エラー信号を受信すると(ST130:YES)、その時点でバッファしている各動画データ(測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ)を抽出して、ホストコンピュータ400に送る(ST140)。
(もちろん、エラーを発したモーションコントローラを特定し、エラーに対応する動画データのセットを対応するホストコンピュータに送信する。)
ホストコンピュータ400は、動画バッファメモリ装置700から受信した各動画データ(測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ)をカメラ情報保存部432に固定的に記録する。
【0052】
この動作(ST110-ST140)の動作を繰り返せば、エラー発生時から遡って所定時間分の各動画データ(測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ)が記録されることになる。したがって、オペレータや修理担当者は、エラー解析にあたってまずカメラ情報保存部432に保存されている動画データを見て、エラー発生時の測定機200、搬入出装置500、測定手動コントローラ360、搬入出操作パネル530、さらには測定対象物の様子を確認することができる。これにより、エラー発生時の様子がよくわかり、エラーの真因の解析が容易となると期待できる。例えば、測定対象物にゴミ(例えば削り屑)が付着していたとか、測定対象物が傾いていたなど、ログだけではわからない情報が得られる。
【0053】
さらに、測定操作動画データと搬入出操作動画データとについては、データ保存のトリガー条件をもう一つ設けておくのがよい。動画バッファメモリ装置700は、測定操作監視カメラ630と搬入出操作監視カメラ640とから送られてくる測定操作動画データと搬入出操作動画データとをバッファしている(ST110、ST120)。ここで、エラー検知が無い場合(ST130:NO)、動画バッファメモリ装置700は、測定手動コントローラ360および搬入出操作パネル530の入力信号の有無を監視する(ST210、ST310)。
【0054】
測定手動コントローラ360がオペレータによる入力操作を検知した場合、入力検知信号が動画バッファメモリ装置700とホストコンピュータ400に送られる。動画バッファメモリ装置700は、測定手動コントローラ360の入力検知信号を受信すると(ST210:YES)、測定操作動画データをホストコンピュータ400のカメラ情報保存部432に送って保存させる(ST220)。つまり、オペレータが測定手動コントローラ360を操作する様子を動画データとしてカメラ情報保存部432に固定的に保存する。
【0055】
このタイミング制御の方法としてはいくつか考えられるので一例を挙げる。
例えば、動画バッファメモリ装置700が測定手動コントローラ360の入力検知信号を受信したとき(ST210:YES)、まず、その時点でバッファされている測定操作動画データをホストコンピュータ400に送信して、カメラ情報保存部432に固定的に保存させる(ST220)。入力検知信号が継続する間は(ST230:YES)、動画バッファメモリ装置700は、測定操作監視カメラ630から送られてくる測定操作動画データをホストコンピュータ400に送信して、カメラ情報保存部432に固定的に保存させる(ST220)。
【0056】
そして、入力検知信号が途絶えた場合でも(ST230:NO)、所定時間(数分)は動画バッファメモリ装置700からホストコンピュータ400への測定操作動画データの送信を継続する。入力検知信号が無いまま待機時間が経過したら(ST250:NO)、動画バッファメモリ装置700からホストコンピュータ400への測定操作動画データの送信を停止する。
【0057】
同じく、搬入出操作パネル530がオペレータによる入力操作を検知した場合、入力検知信号が動画バッファメモリ装置700とホストコンピュータ400に送られる。動画バッファメモリ装置700は、搬入出操作パネル530の入力検知信号を受信すると(ST310:YES)、搬入出操作動画データをホストコンピュータ400のカメラ情報保存部432に送って保存させる(ST320)。その後、入力検知信号が無いまま待機時間が経過するまで(ST350:NO)、動画バッファメモリ装置700からホストコンピュータ400に搬入出操作動画データを送信する。つまり、オペレータが搬入出操作パネル530を操作する様子を動画データとしてカメラ情報保存部432に固定的に保存する。
【0058】
このST210-ST360の動作により、オペレータによる測定機および搬入出装置500の操作が動画データとして記録できる。搬入出装置500や形状測定機200は、所定の設定されたタイミングで搬入動作や測定動作を開始したり停止したりするわけなので、エラー発生のタイミングでバッファされている動画データを抽出して保存しても、オペレータによる操作の様子はこの保存データには含まれないことが多い。この場合、エラーの原因が仮にオペレータの誤操作だとしても、エラーの原因を再現することはできないこととなる。そこで、その後のエラーに繋がるかどうかに関わらず、オペレータの操作はすべて記録しておき、後の分析に使えるようにしておくのが望ましいと考えられる。
【0059】
以上のように保存されたカメラ情報を活用することにより、エラー発生の原因が早期に解明でき、測定機のダウンタイムを極力短くすることができると期待できる。
【0060】
無人で自動測定されていると些細な不具合や少し異常な動作といったことにはほぼ気付かないということが多かった。または、仮にエラーログが残っていたとしても、その後に正常に動作していたら深く検証せずに通り過ぎてしまいがちであった。この点、本実施形態によれば、エラーログがあれば、すぐにカメラ情報保存部432の動画データでエラー発生時の様子を再現して観察することができる。これにより、重大な事故や故障に至る前に不具合に気付けるようになるし、エラーや故障を未然に防ぐ対策も講じやすくなる。
【0061】
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態を説明する。
第2実施形態としては、測定空間監視用カメラ610で撮像される測定対象物の画像データを用い、測定動作を開始する前に予備チェックを行なう。この動作を、画像データに基づく予備チェックと称することにする。
【0062】
インライン測定が本格的に導入されてくると、測定対象の種類が劇的に増大する。
例えば、各部品の加工工程ごとに測定するとなると、測定パートプログラムの種類も膨大になるし、測定対象が同じ部品であって加工工程だけが違うとなると最初の設定を間違えてしまうというヒューマンエラーを起こしやすい状況が発生してきている。
また、加工機械の傍に測定機が設置されることから、ワーク自体あるいは測定空間内にゴミや油が付着する確率も高くなってきている。
また、例えば全数測定となった場合には測定対象の数が激増するわけであるから、定盤や回転テーブルに測定対象物がいつも正しくセットさせるとか限らず、許容範囲以上に傾斜するなどの不具合の確率も高くなってくる。
【0063】
そこで、測定動作を開始する前に、測定空間監視用カメラ610で撮像される測定空間の画像データを利用して、予備チェックを行なう。予備チェックの動作を図8図9のフローチャートを参照して説明する。
【0064】
測定対象物が形状測定機200に投入されたら(ST410)、ホストコンピュータ400は動画バッファメモリ装置700から最新の測定空間動画データをリアルタイムで受信する(ST420)。測定対象物が形状測定機200に投入されたことは、適切なセンサ(例えば圧力センサや赤外線センサ)で認識できるようにすればよい。例えば、回転テーブル(あるいは定盤、移動ステージ)に圧力センサシートなどを設けておけば、重みで測定対象物の有無を認識できる。
【0065】
ホストコンピュータ400(の形状解析部420)は次の手順で画像データに基づく予備チェックを行なう。まず、測定対象物のマスターデータを呼び出す(ST430)。測定対象物のマスターデータは、測定対象物の設計データ(CADデータ)や、マスターワークを事前に撮影した画像データでもよいだろう。
【0066】
そして、測定空間動画データに映っている測定対象物とマスターデータとを照合して合致しているか否か判定する(ST441)。例えば、設計通りに孔や溝が加工されていなかったり、明らかな削り残しがあったりすると、測定対象物とマスターデータとが不一致なので、エラー(ST470)ということになる。また、オペレータの勘違いで、測定パートプログラムの種類や設定をそもそも間違えていたような場合は、ここでチェックがかかる。画像認識技術が向上してくれば加工の誤差まで詳細に評価できるかもしれないが、現在の技術でも幾何学形状の一致/不一致は判定できる。したがって、輪郭線(外形線)の一致/不一致、幾何学形状(孔、溝、突起)の有無はチェックできる。
【0067】
続いて、測定空間動画データに映っている測定対象物が回転テーブル(あるいは定盤、移動ステージ)に正しくセットされているかチェックする。
例えば、測定対象物の向きや傾斜が許容範囲であるか否かをチェックする(ST442)。
例えば、測定対象物が円柱形や円筒形であれば、中心軸線の傾きが許容範囲か否か判定する。回転テーブルの調心で対応できないほどワークの軸がずれていればエラーである。あるいは、測定対象物が長手状であれば、長軸方向と短軸方向の向きが正しくセットされているか判定できる。
【0068】
続いて、測定空間動画データに映っている測定対象物にゴミや油が付着していないかチェックする(ST443)。さらに、測定空間動画データに映っているプローブ、特に、プローブの先端にゴミが付着していないかチェックする(ST444)。
【0069】
すべてのチェック項目をクリアしていれば、ホストコンピュータ400からモーションコントローラ300に測定開始の指令を発する。一つでもチェック項目をクリアできない場合には、エラー報告(ST470)を行なう。
【0070】
なお、形状測定機200がマスターボールで自動的に校正を行なうような場合には、マスターボールの汚れも画像認識でチェックするとさらによい。
【0071】
本第2実施形態によれば、測定開始前にエラーや故障の発生原因に気付いて、自動的に測定を中断することができる。重大な事故に至る前に測定を中止してオペレータが正しく設定し直すことができれば、ダウンタイムをできる限り短くすることができる。
【0072】
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。
上記実施形態では、カメラ情報保存部432をホストコンピュータ400に設けた例を説明したが、カメラ情報保存部432はホストコンピュータ400とは別の媒体であってもよい。
それぞれのカメラ610-640が十分なメモリを搭載していれば、そのメモリを動画バッファメモリやカメラ情報保存部としてもよい。
【符号の説明】
【0073】
10…加工機械、20…製造ライン、
100…形状測定システム、
200…形状測定機、
210…回転テーブル、220…プローブ、230…駆動機構、
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…エラー検出部、
360…測定手動コントローラ、
400…ホストコンピュータ、
410…記憶部、420…形状解析部、
430…エラー情報保存部、431…エラーログ保存部、432…カメラ情報保存部、
500…搬入出装置、
510…搬送レール、520…ロボットアーム、530…搬入出操作パネル、
610…測定空間用監視カメラ、
620…搬入出ルート用監視カメラ、
630…測定操作監視カメラ、
640…搬入出操作監視カメラ、
700…動画バッファメモリ装置、
710…メモリコントローラ。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9