CN110475627B - 变形加工辅助系统及变形加工辅助方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变形加工辅助系统，该变形加工辅助系统取得包含基准线的工件目标形状数据，从记载着基准线的中间形状的工件取得中间形状数据，通过使基准线之间相对于彼此进行定位来重叠两个数据，根据其重叠的两个数据之间的差异计算工件的必要变形量。作为基准线之间的定位，重叠相对各基准线计算出的同一长度的第一及第二的定位轴。之后，以第一定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。

Description

变形加工辅助系统及变形加工辅助方法
技术领域
本发明涉及辅助工件变形加工的变形加工辅助系统及变形加工辅助方法。
背景技术
以往，变形加工大型的工件时，例如通过利用冲压加工机，对工件进行多次的弯曲加工。通过对工件多个位置分别进行弯曲加工，整个工件将被变形加工成目标形状。
变形加工后的工件，通过重叠与目标形状对应形状的木模，检查是否完成目标形状。另外，由于工件较大，木模被分成多个。
或者，利用三维测定机，检查变形加工结束后的工件其形状。例如，通过3D激光扫描仪三维测定工件的多个部分各自的形状。通过将其测定获取的多个部分形状数据，例如如专利文献1所记载，合成为一个生成工件的整个形状数据。根据其生成的工件的整个形状数据，检查变形加工结束后的工件是否完成目标形状。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本特开平11-65628号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在工件变形加工中(例如某次弯曲加工与下一次弯曲加工之间)，有时会确认其中间形状至目标形状所需要的工件变形量(必要变形量)，具体来讲是关于工件的多个位置各自的必要变形量。此时，通过将木模与中间形状的工件重叠，确认木模与工件之间的间隙，可知达到目标形状所需的必要变形量。但是，为此，需要重叠与工件的多个部分各自对应的木模，耗费精力和时间。当工件形状复杂且较大时，由于木模的数量变多，尤其会耗费精力和时间。另外，虽然能够目视确认与工件接触的木模的表面边缘部与工件之间的间隙，但也有无法目视确认木模表面中央部与工件之间的间隙的情况。
另一方面，通过重叠根据三维测定机获得的变形加工中的工件的中间形状数据与其工件的目标形状数据来计算两个数据之间的差异，能够计算达到目标形状的工件的多个位置各自所需的必要变形量。
作为其两个形状数据的重叠手法，存在“最佳拟合(best fit)”技术。“最佳拟合”通过检测两个数据上的多个相似点(特征点)，将其相似点作为基准彼此定位，将两个数据重叠的方法。例如，相似点是在工件上形成的孔、工件的角部、或者安装在工件上的标识器等。
但是，若变形加工的工件中间形状数据与目标形状数据的曲率大不相同，则“最佳拟合”导致的两个数据的叠加精度降低，或者叠加本身可能无法实现。另外，在工件上不存在孔的情况，变形加工结束后工件外边缘被切断的情况(被修剪的情况)，由于妨碍变形加工无法将标识器安装于工件的情况等，相似点不存在时无法实施“最佳拟合”本身。因此，会有达到工件的多个位置的各自的目标形状所需的必要变形量的计算精度低，或者发生无法计算的情况。
因此，本发明的目的在于在工件的变形加工中，在短时间内且高精度计算达到目标形状所需的工件的必要变形量。
解决问题的方案
为解决上述技术问题，根据本发明的一种方案，提供一种变形加工辅助系统，在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异计算中间形状至目标形状所需的必要变形量，所述系统具有：
目标形状数据获取部，其获取表面设有基准线的工件的目标形状；
中间形状数据获取部，其在变形加工过程中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据；以及
必要变形量计算部，其使基准线之间相对于彼此进行定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，根据该重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异计算出工件上的多个位置的必要变形量，
必要变形量计算部，作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，
在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，
计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，
将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，
计算从第二起点距与第一定位轴的长度相同距离的目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，
计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，
在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，
以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
根据本发明的另一方案，提供一种变形加工辅助方法，
是在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异，计算中间形状至目标形状所需的必要变形量，
获取在表面设置基准线的工件的目标形状数据，
在变形加工开始前的工件的表面记载有基准线，
变形加工中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据，
通过基准线之间彼此定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，
根据重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异，计算中间形状的工件上的多个位置的各自的必要变形量，
作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，
在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，
计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，
将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，
计算从第二起点至与第一定位轴相同长度的在目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，
计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，
在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，
以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
发明效果
根据本发明，在工件的变形加工中，能够在短时间内且高精度的计算出达到目标形状所需的工件的必要变形量。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的变形加工辅助系统构成的概略图。
图2是变形加工辅助系统的框图。
图3是示出目标形状数据的图。
图4是示出三维测定数据的图。
图5是示出变形加工开始前的工件的图。
图6是示出摄像机的拍摄图像的图。
图7是用于说明中间形状数据的生成的图。
图8是示出中间形状数据向目标形状数据重叠的图。
图9A是示出中间形状数据向目标形状数据重叠的步骤的图。
图9B是示出在图9A之后，中间形状数据向目标形状数据重叠的步骤的图。
图9C是示出在图9B之后，中间形状数据向目标形状数据重叠的步骤的图。
图9D是示出在图9C之后，中间形状数据向目标形状数据重叠的步骤的图。
图9E是示出在图9D之后，中间形状数据向目标形状数据重叠的步骤的图。
图10是示出等高线图的一例的图。
图11A是为了说明中间形状数据的平行移动处理的图。
图11B是示出平行移动后的中间形状数据的图。
图12是示出变形加工辅助系统的动作流程的流程图。
图13是示出对目标形状数据进行中间形状数据的叠加处理的流程图。
具体实施方式
本发明的一方案是在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异计算中间形状达到目标形状所需的必要变形量的变形加工辅助系统，具备有：目标形状数据获取部，其获取表面设有基准线的工件的目标形状；中间形状数据获取部，其在变形加工中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据；以及必要变形量计算部，其使基准线之间相对于彼此进行定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，根据该重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异计算出工件上的多个位置的必要变形量，必要变形量计算部，作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，计算从第二起点距与第一定位轴的长度相同距离的目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
根据这样的一个方案，在工件的变形加工中，能够在短时间内且高精度计算出达到目标形状所需的工件的必要变形量。
必要变形量计算部，在使第一定位轴与第二定位轴重叠之后，能够沿与重叠于第二定位轴的第一定位轴正交的方向平移中间形状数据，以使中间形状数据的基准线上的第一起点与第一终点之间的部分与目标形状数据上的基准线的第二起点与第二终点之间的部分接触。
作为中间形状数据获取部，变形加工辅助系统还能够具备：3D激光扫描仪，其三维测定整个工件的形状；摄像机，其拍摄工件上的基准线；基准线形状数据生成部，其从摄像机的拍摄图像提取基准线生成基准线形状数据；以及中间形状数据生成部，其将3D激光扫描仪的三维测定数据与基准线形状数据合成，生成中间形状数据。
或者，作为中间形状数据获取部，变形加工辅助系统还能够具备：摄像机，其从多个方向拍摄中间形状的工件，以及中间形状数据生成部，其根据摄像机从多个方向拍摄的多个拍摄图像数据生成中间形状数据。
变形加工辅助系统，根据通过必要变形量计算部计算的工件上的多个位置各自的必要变形量，还能够具备生成等高线图的等高线图生成部。根据参考该等高线图，操作者为了完成工作W的目标形状，能够进行各种研究。因此，工件W，能够在短时间内且高效的完成目的的形状。
通过在目标形状数据的整个表面及工件的整个表面设置格子线，能够设置多个基准线。由此，例如，通过由于壁厚薄等原因不能再弯曲加工的位置的基准线定位来重叠目标形状数据和中间形状数据，能够计算出工件的其他位置达到各自目标形状所需的变形量。因此，与在目标形状数据与工件各个表面的一部分设置基准线的情况相比，有关工件变形加工的做法的自由度将上升。
另外，本发明的其他方案，为一种在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异计算从其中间形状达到目标形状所需要的必要变形量的变形加工辅助方法，获取在表面设置基准线的工件的目标形状数据，在变形加工开始前的工件的表面记载有基准线，变形加工中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据，通过使基准线之间相对于彼此进行定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，根据重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异，计算中间形状的工件上的多个位置的各自的必要变形量，作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，从第二起点至与第一定位轴相同长度的在目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
根据该方案，在工件的变形加工过程中，能够在短时间内且高精度计算出达到目标形状所需的工件的必要变形量。
在使第一定位轴与第二定位轴重叠之后，还能够沿与重叠于第二定位轴的第一定位轴正交的方向平移中间形状数据，以使中间形状数据的基准线上的第一起点与第一终点之间的部分与目标形状数据的基准线上的第二起点与第二终点之间的部分接触。
或者，为了获取中间形状数据，还能够根据由摄像机从多个方向拍摄的中间形状的工件的多个拍摄图像数据，生成中间形状数据。
还能够根据通过计算出的工件上的多个位置各自的必要变形量，生成等高线图。根据参考该等高线图，操作者为了完成工作W的目标形状，能够进行各种研究。其结果是，工件W能够在短时间内且高效的完成目的的形状。
还能够通过在目标形状数据的整个表面及整个工件的表面设置格子线，设置多个基准线。据此，例如，利用由于壁厚薄等原因不能再弯曲加工的位置的基准线定位来重叠目标形状数据和中间形状数据，能够计算出工件的其他位置各自达到目标形状所需的变形量。因此，与在目标形状数据和工件各个表面的一部分设置基准线的情况相比，有关工件变形加工的方法的自由度将上升。
以下，参照附图对本发明的实施方式的进行说明。
图1是示出本发明的一实施方式的变形加工辅助系统构成的概略图。图2是变形加工辅助系统的框图。
针对图1及图2所示的本实施方式的变形加工辅助系统10的概略进行说明。本实施方式的变形加工辅助系统10为对工件W进行多次弯曲加工辅助该工件W的变形加工的系统。具体来说，变形加工辅助系统10，在后会详细叙述，是根据变形加工中的工件W的中间形状(数据)与其工件W的目标形状(数据)，计算从中间形状达到目标形状所需的必要变形量的系统。
本实施方式的情况下，变形加工开始前的工件W是平板状的。另外，工件W是用铝材料制作而成的。进一步的，在本实施方式的情况下，对于工件W的多次弯曲加工(变形加工)，是通过冲压加工机实施的。
该冲压加工机12，通过上侧冲孔12a将工件W的多个位置各自向下挤压，对该位置实施弯曲加工。通过在工件W的多个位置各自按顺序实施弯曲加工，最终工件W整个将被变形加工成目标形状。
在这样的工件W的变形加工中，在对某位置的变形加工中，或者，在某位置的弯曲加工结束后下一个其他位置的弯曲加工开始前，操作者有时想知道从中间形状达到目标形状所需的工件W的变形量，即工作W的多个位置的各自的必要变形量。本实施方式的变形加工辅助系统10，计算该中间形状达到目标形状所需的工件W的多个位置各自的变形量。
因此，本实施方式的变形加工辅助系统10，包含3D激光扫描仪14、摄像机16以及演算装置18，3D激光扫描仪14测定变形加工中的工件W的形状(三维形状)，摄像机16拍摄变形加工中的工件W。
3D激光扫描仪14，是非接触型三维测定机，通过激光L扫描整个工件W，基于来自工件W的反射光测量到工件W的距离，并基于测量的距离对工件W的形状进行三维测量。在对工件W进行规定次数的弯曲加工后，或者在由操作者指定的任意时刻，即冲压加工机12的上侧冲孔12a离开工件W时，3D激光扫描仪14三维测定中间形状的整个工件W。其三维测定数据，传送至演算装置18。
摄像机16，在本实施方式中，拍摄部分工件W。该摄像机16，例如，拍摄位于冲压加工机12的上侧冲孔12a的正下方的工件W的区域R。即，在冲压加工机12的上侧冲孔12a远离工件W时，摄像机16将通过该上侧冲孔12a弯曲加工后的或者弯曲加工前中间形状的工件W的区域R作为拍摄区域R来进行拍摄。其摄像机16的拍摄图像(数据)，传送至演算装置18。另外，摄像机16优选尽可能的具备高分辨率，理由将在后进行叙述。
演算装置18，如图2所示，与冲压加工机12、3D激光扫描仪14、以及摄像机16连接。演算装置18，若收到来自冲压加工机12表示上侧冲孔12a远离工件W的信号(弯曲加工结束信号)，则向3D激光扫描仪14传送实施测定信号的同时，向摄像机传送实施拍摄信号。另外，演算装置18，从实施了三维测定的3D激光扫描仪获取中间形状的工件W的三维测定数据的同时，从实施了拍摄的摄像机获取中间形状的工件W的拍摄图像数据。并且，演算装置18，根据这些数据，计算工件W的多个位置的从中间形状达到目标形状各自所需的必要变形量。另外，在本实施方式，演算装置18构成为将算出的必要变形量，通过输出设备20(例如显示器)向操作者输出。接下来，针对该演算装置18进行详细说明。
演算装置18，如图2所示，具备目标数据获取部50、三维测定数据获取部52、拍摄图像获取部54、图像处理部56、基准线形状数据生成部58、中间形状数据生成部60、必要变形量计算部62、以及等高线图生成部64。目标数据获取部50获取工件W的目标形状数据，、三维测定数据获取部52从3D激光扫描仪14获取工件W的三维测定数据，拍摄图像获取部54从摄像机16获取工件W的拍摄图像，图像处理部56对所获得的拍摄图像进行图像处理，基准线形状数据生成部58基于图像处理后的拍摄图像生成基准线形状数据，中间形状数据生成部60根据三维测定数据与基准线形状数据生成中间形状数据，必要变形量计算部62计算中间形状达到目标形状所需的工件W的必要变形量，等高线图生成部64根据计算出的必要变形量生成等高线图。例如，演算装置18，是一种具备CPU与存储介质的计算机，通过根据存储介质中的程序驱动CPU，起到三维测定数据获取部52、拍摄图像获取部54、图像处理部56、基准线形状数据生成部58、中间形状数据生成部60、必要变形量计算部62、以及等高线图生成部64的作用。
演算装置18的目标形状数据获取部50，如图3所示，获取工件W的目标形状数据Ft。目标形状数据Ft示出例如，工件W的完成品的形状，即变形加工结束后的形状的3DCAD数据。目标形状数据获取部50，例如，从与演算装置18连接的CAD装置(未图示)获取3DCAD数据。另外，图中所示的X方向、Y方向、以及Z方向表示工件W为平板状时的宽度方向，深度方向、以及厚度方向。
另外，工件W的目标形状数据Ft，理由在后叙述，其表面Fts(被冲压加工机12的上侧冲孔12a挤压的与实际工件W的表面Ws对应的表面)具备基准线CLt。在本实施方式，多个基准线CLt排列成格子状。
演算装置18的三维测定数据获取部52，如图4所示，从3D激光扫描仪14获取工件W的三维测定数据Fm。三维测定数据Fm，具体来说，是点云数据。
另外，如图5所示，理由在后叙述，在被冲压加工机12的上侧冲孔12a挤压的实际工件W的表面Ws上记载有基准线CL。在本实施方式，多个基准线CL排列成格子状。例如，多个基准线CL，是在变形加工过程中不消失而保持的划线。
但是，如图4所示，通过3D激光扫描仪14测定的工作W的三维测量数据Fm中没有表示多个基准线CL。由于工件W的表面Ws记载的格子线(多个基准线CL)的凹凸较小，3D激光扫描仪14无法检测，其三维测定数据Fm中没有实际表现。为了处理该问题，摄像机16部分地拍摄工件W，理由在后叙述。
另外，在目标形状数据Ft的表面Fts上呈格子状排列的多个基准线CLt与工件W的表面Ws上呈格子状排列的多个基准线CL，实质上对应。例如，工件W的基准线的间距，考虑到工件W由平板状到目标形状的变形加工时的伸长，与目标形状数据Ft的基准线的间距相比更小。
演算装置18的拍摄图像获取部54，如图6所示，从摄像机16获取工件W的拍摄图像Pr。在本实施方式中，如图1所示，摄像机16由于在拍摄冲压加工机12的上侧冲孔12a的正下方的拍摄区域R，该拍摄图像Pr，是工件W的部分拍摄图像。如图6所示，拍摄图像Pr中拍摄有在工件W的表面Ws记载的格子状的多个基准线CL。
演算装置18的图像处理部56，为了提取摄像机16的拍摄图像Pr拍摄的基准线CL，对拍摄图像Pr进行图像处理。例如，对拍摄图像Pr执行亮度、对比度的调整、轮廓增强修正等。另外，该图像处理的亮度与对比度等参数调整，操作者能够通过与演算装置18连接的输入设备22(例如键盘等)进行。因此，演算装置18，通过输出设备20，将摄像机16的拍摄图像Pr输出至操作者。
演算装置18的基准线形状数据生成部58，如图7所示，提取图像处理后的摄像机16的拍摄图像Pr中拍摄的基准线CL，生成该基准线形状数据Fcl。基准线形状数据Fcl，是三维形状数据，根据摄像机16与其拍摄区域R之间的位置关系，由二维拍摄图像Pr生成。另外，为了高精度生成基准线形状数据Fcl，能够拥有多个摄像机16。即，各个摄像机16从不同的方向拍摄共同的拍摄区域R，根据其拍摄方向不同的多个拍摄图像生成三维的基准线形状数据Fcl。
演算装置18的中间形状数据生成部60，如图7所示，将根据三维测定数据获取部52由3D激光扫描仪获取的三维测定数据Fm与根据基准线形状数据生成部58生成的基准线形状数据Fcl合成。通过该合成，具备部分的基准线CLin的中间形状的工件W的形状数据(中间形状数据)Fin被生成在表面Fins上。另外，根据3D激光扫描仪14与摄像机16之间的相对位置关系，与相对于整个工件W摄像机16的拍摄区域R对应，在中间形状数据Fin上配置基准线形状数据Fcl。
演算装置18的必要变形量计算部62，根据由目标形状数据获取部50获取的目标形状数据Ft与由中间形状数据生成部60生成的中间形状数据Fin，计算工件W多个位置各自的中间形状达到目标形状所需的必要变形量。
作为说明，必要变形量计算部62，如图8所示，通过使中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft对应的基准线CLt相对于彼此进行定位，来执行将中间形状数据Fin重叠到目标形状数据Ft的处理(重叠处理)。
另外，为了中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft对应的基准线CLt彼此进行定位，工件W的各个基准线CL及目标形状数据Ft的各个基准线CLt，可区分地构成。例如，在基准线的粗细、形状、颜色(例如虚线等)等上不同。另外例如，基准线分别附有(工件W的情况下，印有数字和英文字符等的文字和记号)符号。由此，能够确定与中间形状数据Fin的基准线CLin对应的目标形状数据Ft的基准线CLt。
或者在输出设备20是显示器的情况下，操作者还能够在显示器的画面上，通过输入设备22向运算装置18指示，与中间形状数据Fin的基准线Clin相对应的目标形状数据Ft的基准线CLt。
作为补充，中间形状数据Fin的基准线CLin的形状与目标形状数据Ft对应的基准线CLt的形状严格来说是不同的。因此，中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft对应的基准线CLt，并非是完全重叠的。
现在开始，参照图9A～9E，并举出一例，针对如此的中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft的基准线CLt的定位进行说明。
图9A，示出了沿表面Fins上的一个基准线CLin(即包含基准线CLin)平面切断的中间形状数据Fin的截面与沿表面Fts上对应的基准线CLt(即包含基准线CLt)平面切断的目标形状数据Ft的截面。另外，形状数据的截面是为了能容易理解所示出的，并不是因为基准线的定位而需要这些截面。
如图9A所示，中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft的基准线CLt，形状是不同的。另外，此时的基准线CLin，是今后通过冲压加工机12的上侧冲孔12a被挤压的预定加工区域(加工预定区域)WR，即因此需要知道目标形状和中间形状的差异的加工预定区域WR的基准线。
如图9A所示为了使形状不同的中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft对应的基准线CLt彼此进行定位，首先，如图9B所示，在中间形状数据Fin的基准线CLin上，设定第一起点SP1与第一终点EP1。
设定第一起点SP1与第一终点EP1时，优选使中间形状数据Fin的基准线CLin的第一起点SP1与第一终点EP1之间的部分包含在需要知道目标形状和实际中间形状之间差别的区域中(例如加工预定区域WR)。
另外，定位对象的中间形状数据Fin的基准线CLin的确定和第一起点SP1与第一终点EP1的设定，演算装置18通过输出设备20对操作者进行对其确定和设定的催促，操作者还能够通过输入设备22进行。
或者，操作者通过输入设备22接下来指定上侧冲孔12a挤压的工件上的位置(加工预定区域WR)，例如将输出设备20表示的中间形状数据Fin上的某区域作为加工预定区域WR通过输入设备22指定也是能够的。并且，根据其指定，演算装置18，确定通过其加工预定区域WR的基准线CLin的同时，还能够设定第一起点SP1与第一终点EP1以使包含在该加工预定区域WR中。
接下来，如图9B所示，计算连接第一起点SP1与第一终点EP1的直线状的第一定位轴PA1。即，第一定位轴PA1是线段。例如，根据第一起点SP1的坐标与第一终点EP1的坐标，演算装置18计算第一定位轴PA1的延伸方向与长度。
接下来，如图9C所示，在目标形状数据Ft的基准线CLt上设定，与第一起点SP1对应的第二起点SP2。第二起点SP2，还能够由操作者通过输入设备22设定。例如，输出设备20表示的目标形状数据Ft的基准线CLt上的点能够通过由操作者根据输入设备22指定，设定第二起点SP2。
或者，当第一起点SP1被设定为多个基准线CLin的交点时，演算装置18，还能够确定交叉形成第一起点SP1的中间形状数据Fin上的两条基准线CLin，确定该已确定的两条基准线CLin对应的目标形状数据Ft上的两条基准线CLt，将其确定好的两条基准线CLt的交点作为第二起点SP2设定。
若设定第二起点SP2，演算装置18，根据第一定位轴PA1的长度D与第二起点SP2，计算第二终点EP2。第二终点EP2，设定在距离第二起点SP2的距离为D的基准线CLt上。即，第二终点EP2，是以第二起点SP2为中心半径为D的圆与基准线CLt的交点，能够通过几何学算出。
若计算第二终点EP2，演算装置18，如图9D所示，计算连接第二起点SP2与第二终点EP2的直线状的第二定位轴PA2。即，第二定位轴PA2，是具备与第一定位轴PA1的长度D相同长度的线段。例如，根据第二起点SP2的坐标与第二终点EP2的坐标，演算装置18，计算第二定位轴PA2的延伸方向与长度。
若计算第二定位轴PA2，如图9E所示，演算装置18，通过使第一定位轴PA1与第二定位轴PA彼此进行定位，重叠中间形状数据Fin与目标形状数据Ft。具体来说，在第一起点SP1与第二起点SP2一致的状态下，第一定位轴PA1与第二定位轴PA2彼此进行定位后重叠。由于第一定位轴PA1与第二定位轴PA2为相同长度D，能够完全重叠。如此通过第一定位轴PA1与第二定位轴PA2彼此进行高精度定位，使得中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft的基准线CL彼此高精度定位。
另外，即使第一定位轴PA1与第二定位轴PA2完全重叠，如图9E所示，基准线CLin与CLt也不一定会重叠。在此，演算装置18，构成为以重叠于第二定位轴PA2的第一定位轴PA1为中心通过旋转中间形状数据Fin(其基准线CLin)实施最佳拟合处理。通过该最佳拟合处理，使得基准线CLin与CLt彼此定位，以使中间形状数据Fin的基准线CLin的第一起点SP1和第一终点EP1之间的部分与目标形状数据Ft的基准线CLt的第二起点SP2和第二终点EP2之间的部分在三维空间上实质性一致。另外，这里所说的“实质性一致”是指完全一致，或差异在可接受的范围内在某种程度上一致。
若通过使各基准线CLin与CLt彼此定位来将中间形状数据Fin适当重叠在目标形状数据Ft上，则必要变形量计算部62，将计算工件W上的多个位置各自的中间形状达到目标形状所需的必要变形量。
具体来说，必要变形量计算部62，如图9E所述，根据重叠的中间形状数据Fin与目标形状数据Ft之间的差异，计算与中间形状数据Fin上的多个位置各自对应的目标形状数据Ft上的位置之间的距离作为针对工件W对应的位置所达到目标形状所需的必要变形量。
演算装置18的等高线图生成部64，如图10所示，根据通过必要变形量计算部62计算的工件W上的多个位置各自达到目标形状所需的必要变形量，生成等高线图(等高线图，contour map)。在等高线图中，必要变形量为零的部分以高度为零表示，即目标形状数据Ft的表面Fts的高度为零。另外，在等高线图中，必要变形量越大的工件W的部分越以高位表示。生成的等高线图，通过输出设备20向操作者输出。根据参考该等高线图，操作者为了将工件W完成至目标形状，能够进行各种研究。因此，工件W，能够在在短时间内且高效完成目的的形状。
另外，如图9E所示，若将中间形状数据Fin重叠于目标形状数据Ft，在加工预定区域WR中，有时被上侧冲孔12a挤压的中间形状数据Fin的表面Fins，会相对于目标形状数据Ft的表面Fts位于与上侧冲孔侧相反(图中下侧)的情况发生。即，在上侧冲孔12a挤压的预定中间形状数据Fin的表面Fins与其上侧冲孔12a之间，会有目标形状数据Ft的表面Fts存在的情况发生。
这种情况下，在等高线图中，加工预定区域WR，会作为中间形状达到目标形状所需的必要变形量为负值的区域出现。因此，即使参考等高线图，对于操作者，尤其是对于经验尚浅的操作者来说，较难判断该如何挤压加工预定区域WR。
在此，在等高线图中存在必要变形量为负值的区域的情况下，演算装置18，构成为进行如下处理。
首先，如图11A所示，计算为了使中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft彼此进行定位而重叠的第一及第二定位轴PA1、PA2的垂线PL。另外，垂线PL、基准线CLin的第一起点SP1与第一终点EP1之间的部分，及基准线CLt的第二起点SP2与第二终点EP2之间的部分是实质性存在于同一平面上的。
演算装置18，将中间形状数据Fin在其垂线PL的延伸方向平移。具体来说，将中间形状数据Fin相对于目标形状数据Ft进行平移，以使中间形状数据Fin的基准线CLin的第一起点SP1和第一终点EP1之间的部分与目标形状数据Ft的基准线CLt的第二起点SP2和第二终点EP2之间的部分相接。例如，计算中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft的基准线CLt之间的最大距离dHmax，仅以计算出的距离平移中间形状数据Fin。
通过如此对目标形状数据Ft的中间形状数据Fin进行的平移处理，如图11B所示，在加工预定区域WR，上侧冲孔12a挤压的预定的中间形状数据Fin的表面Fins，位于目标形状数据Ft的表面Fts的上侧冲孔侧(图中上侧)。由此，在等高线图中，加工预定区域WR，作为必要变形量为正值的区域出现。其结果，操作者，根据等高线图，较易判断应如何挤压工件的加工预定区域WR。
现在开始，参照图12所示的流程图，针对到此为止进行说明的变形加工辅助系统10的演算装置18的动作流程的一例进行说明。
首先，在步骤S100中，变形加工辅助系统10的演算装置18，如图3所示获取变形加工对象的工件W的目标形状数据Ft。
接下来，在步骤S110中，演算装置18，从对中间形状的工件W实施了三维测定的3D激光扫描仪，获取如图4所示的三维测定数据Fm。
在步骤S120中，演算装置18，从部分拍摄中间形状的工件W的摄像机16，获取如图6所示的工件W的部分拍摄图像Pr。
在步骤S130中，演算装置18，对在步骤S120获取的摄像机16的拍摄图像Pr进行图像处理。
在步骤S140中，演算装置18，从图像处理后的拍摄图像Pr提取交叉线CL(即互相交叉的第一及第二基准线)，生成该基准线形状数据Fcl。
在步骤S150中，演算装置18，如图7所示，将在步骤S110获取的中间形状的工件W的三维测定数据Fm与步骤S140生成的基准线形状数据Fcl合成生成中间形状数据Fin。
在步骤S160中，演算装置18，实施对在步骤S100获取的目标形状数据Ft重叠在步骤S150生成的中间形状数据Fin的重叠处理。
参照图13所示的流程图，针对重叠处理流程的一例进行说明。
在步骤S161中，演算装置18，为了使中间形状数据Fin的基准线CLin与目标形状数据Ft对应的基准线CLt彼此进行定位，如图9B所示，计算针对中间形状数据Fin的基准线CLin的第一定位轴PA1。
在步骤S162中，演算装置18，如图9D所示，计算目标形状数据Ft的基准线CLt的第二定位轴PA2。
在步骤S163中，演算装置18，通过使步骤S161计算的第一定位轴PA1与步骤S162计算的第二定位轴PA2彼此进行定位，如图9E所示，对目标形状数据Ft重叠(进行最佳拟合处理)中间形状数据Fin。
在步骤S164中，演算装置18，根据重叠的中间形状数据Fin与目标形状数据Ft之间的差异，计算工件W的多个位置各自从中间形状达到目标形状所需的必要变形量。
在步骤S165中，演算装置18，根据步骤S164计算的必要变形量，生成如图10所示的等高线图。
在步骤S166中，演算装置18，在步骤S166生成的等高线图中，判定是否不存在必要变形量为负值的区域。若不存在，进入到步骤S170。
一方面，若等高线图存在必要变形量为负值的区域，在步骤S167中，演算装置18，如图11B所示，相对目标形状数据Ft平移中间形状数据Fin。由此，中间形状数据Fin的表面Fins将与目标形状数据Ft的表面Fts相接。并且，返回至步骤S164，根据平移后重叠的中间形状数据Fin与目标形状数据Ft，计算必要变形量。在接下来的步骤S165中，根据该重新计算出的必要变形量，生成等高线图。
若生成了等高线图，如图12所示，在S170中，演算装置18，将步骤S165生成的等高线图，通过图1所示的输出设备20向操作者输出。
根据这样的本实施方式，在工件W的变形加工中，能够在短时间内且高精度计算出达到目标形状所需的工件W的必要变形量。
具体来说，如图9E所示，使同一长度的第一定位轴PA1与第二定位轴PA2彼此进行定位。之后，以第一定位轴PA1为中心旋转中间形状数据Fin(其基准线CLin)实施重叠于目标形状数据Ft对应的基准线CLt的最佳拟合处理。这样，由于用于最佳拟合的中间形状数据Fin的位置姿势的变更仅限于以第一定位轴PA1为中心的旋转，所以能够将中间形状数据Fin与目标形状数据Ft在短时间内且高精度地重叠。
即，根据这样的方法，为了形状互不相同的中间形状数据Fin的基准线CLin最佳拟合于目标形状数据Ft对应的基准线CLt上，与该基准线CLin的位置姿势的变更无限制的最佳拟合处理相比，能够在短时间内且高精度地，将中间形状数据Fin重叠于目标形状数据Ft。
另外，在本实施方式，如图7所示的中间形状数据Fin，通过3D激光扫描仪14的三维测定数据Fm、摄像机16的拍摄图像Pr、由拍摄图像Pr提取生成基准线形状数据Fcl的演算装置18的基准线形状数据生成部58、以及由三维测定数据Fm与基准线形状数据Fcl生成中间形状数据Fin的演算装置18的中间形状数据生成部60所获取。即，这些起到中间形状数据获取部的作用。
作为获取中间形状数据的方法通过使用3D激光扫描仪14，能够在短时间内生成形状较大的工件W的中间形状数据。
进一步的，在本实施方式，根据中间形状的工件上多个位置各自达到目标形状的必要变形量生成等高线图。参照其等高线图的操作者，能够直观地，知道中间形状的整个工件的状态、今后应该进行弯曲加工的位置及其弯曲加工量等信息。
以上，举出上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明的实施方式不限于此。
例如，在上述实施方式，由于3D激光扫描仪14的三维测定精度低，即由于无法检测工件W上的基准线，摄像机16作为检测该基准线的手段被补充使用。3D激光扫描仪14能够检测工件W上的基准线时，即三维测定数据上表示有基准线时，可省略摄像机16。即，3D激光扫描仪14，起到包含基准线的获取中间形状数据的方法的作用。
就此而言，还能够不使用3D激光扫描器，而利用摄像机从多个方向拍摄中间形状的工件，并基于多个拍摄图像数据能够生成工件的中间形状数据。具体来说，演算装置具备：由各拍摄图像提取工件的部分形状，通过将该提取的部分形状数据合成为一个来生成中间形状数据的中间形状数据生成部。在该情况下，从摄像机的拍摄图像，不仅能够提取工件的部分形状，还能够提取工件上的基准线形状。因此，能够获取表面包含基准线的中间形状数据。
另外，在上述实施方式中，工件的变形加工(多次弯曲加工)，是通过冲压加工机实施，但本发明的实施方式并非局限于此。例如，还能够是旋压加工等。即，本发明的实施例广义来说，涉及在不去除工件的一部分的情况下改变其形状的工件的变形加工。
进一步的，在上述实施方式，如图3与图5所示，对于目标形状数据与工件，虽在格子状上设置有多个基准线，本发明的实施方式，却并不局限于此。本发明，只要至少具有一条基准线即可实施。但是，为了工件中在被变形加工的任意加工预定区域确切的存在基准线，优选设置多条基准线，并且更优选设为格子状。例如，通过由于壁厚较薄等理由在无法进一步进行弯曲加工的位置的基准线定位后重叠目标形状数据与中间形状数据，能够计算工件的其他位置各自达到目标形状所需的必要变形量。如此，能够高精度计算出任意加工预定区域的必要变形量。因此，与在目标形状数据与各个工件的表面的一部分设置基准线的情况相比，工件的变形加工的方法的自由度将有所提升。
进而，在上述实施方式中，接下来进行变形加工的工件的加工预定区域，由操作者确定。但是，本发明却不限于此。例如，若将通过演算装置18的必要变形量计算部62计算的必要变形量最大的区域定义为加下来进行变形加工的区域，能够实现工件的变形加工的自动化。例如，若工件某区域的变形加工结束，由其工件获得的中间形状数据重叠于目标形状数据，将包含目标形状所需的必要变形量最大的工件上的位置的区域，确定为接下来的加工区域。并且，演算装置18控制加工机(例如冲压加工机12)，被控制的加工机自动对其确定的加工区域进行变形加工。通过重复这个过程，能够自动将工件变形加工成目标形状。
因此，本发明的一方案，广义来说，为一种变形加工辅助系统，其为在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异计算该中间形状达到目标形状所需的必要变形量，其变形加工辅助系统具备有：目标形状数据获取部，其获取表面设有基准线的工件的目标形状；中间形状数据获取部，其在变形加工过程中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据；以及必要变形量计算部，其使基准线之间相对于彼此进行定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，根据该重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异计算出工件上的多个位置各自的必要变形量。必要变形量计算部，作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，计算从第二起点距与第一定位轴的长度相同距离的目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
另外，本发明的其他方案，广义来说，为一种在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异计算从该中间形状达到目标形状所需要的必要变形量的变形加工辅助方法，获取在表面设置基准线的工件的目标形状数据，在变形加工开始前的工件表面记载有基准线，变形加工中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据，通过使基准线之间相对于彼此定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，根据重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异，计算中间形状的工件上的多个位置各自的必要变形量，作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，计算从第二起点至与第一定位轴相同长度的在目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
如上所述，作为本发明的技术的示例，对实施方式进行了说明。为此，提供了附图及详细的说明。因此，附图及详细说明中记载的构成要素中，不仅包含了为了解决问题所必须的构成要素，为了示例所述技术，还能够包含解决问题所非必须的构成要素。因此，不应通过这些必须的构成要素的附图和详细说明记载的内容，来立即认定这些非必须的构成要素是必须的。
另外，由于上述实施方式，是为了例示本发明的技术，所以能够在权利要求书或者其同等范围内进行各种变更、置换、附加、省略。
2017年4月6日申请的日本专利申请第2017-076003号说明书、图面、以及权利要求书的公开内容，参照其全部并引用至本说明书中。
产业上的可利用性
本发明，若为变形工件形状的变形加工则可适用。

Claims (12)

1.一种变形加工辅助系统，在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异计算该中间形状达到目标形状所需的必要变形量，该变形加工辅助系统具备：
目标形状数据获取部，其获取表面设有基准线的工件的目标形状数据；
中间形状数据获取部，其在变形加工过程中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据；以及
必要变形量计算部，其通过使基准线之间相对于彼此进行定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，根据该重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异计算出工件上的多个位置各自的必要变形量，
必要变形量计算部，作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，
在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，
计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，
将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，
计算从第二起点距与第一定位轴的长度相同距离的目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，
计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，
在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，
以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
2.根据权利要求1所述的变形加工辅助系统，其特征在于，
必要变形量计算部，在使第一定位轴与第二定位轴重叠之后，沿与重叠于第二定位轴的第一定位轴正交的方向平移中间形状数据，以使中间形状数据的基准线上的第一起点与第一终点之间的部分与目标形状数据的基准线上的第二起点与第二终点之间的部分接触。
3.根据权利要求1或2所述的变形加工辅助系统，其特征在于，
作为中间形状数据获取部，具备：
3D激光扫描仪，其三维测定整个工件的形状；
摄像机，其拍摄工件上的基准线；
基准线形状数据生成部，其从摄像机的拍摄图像提取基准线生成基准线形状数据；以及
中间形状数据生成部，其将3D激光扫描仪的三维测定数据与基准线形状数据合成而生成中间形状数据。
4.根据权利要求1或2所述的变形加工辅助系统，其特征在于，
作为中间形状数据获取部，具备：
摄像机，其从多个方向拍摄中间形状的工件；以及
中间形状数据生成部，其根据由摄像机从多个方向拍摄的多个拍摄图像数据生成中间形状数据。
5.根据权利要求1或2所述的变形加工辅助系统，其特征在于，
所述变形加工辅助系统具有等高线图生成部，
所述等高线图生成部基于由必要变形量计算部计算出的工件上的多个位置各自的必要变形量，生成等高线图。
6.根据权利要求1或2所述的变形加工辅助系统，其特征在于，
通过在目标形状数据的整个表面以及工件的整个表面设置格子线，设置多个基准线。
7.一种变形加工辅助方法，其特征在于，
在工件的变形加工中，根据工件的中间形状与目标形状之间的差异计算从该中间形状达到目标形状所需的必要变形量，所述变形加工辅助方法包括：
获取在表面设有基准线的工件的目标形状数据，
在变形加工开始前的工件的表面记载有基准线，
在变形加工过程中，从表面记载有基准线的中间形状的工件获取中间形状数据，
通过使基准线之间相对于彼此进行定位来重叠目标形状数据与中间形状数据，
根据重叠的目标形状数据与中间形状数据之间的差异，计算中间形状的工件上的多个位置各自的必要变形量，
作为目标形状数据与中间形状数据的重叠，
在中间形状数据的基准线上设定第一起点与第一终点，
计算连接第一起点与第一终点的直线状的第一定位轴，
将对应于第一起点的第二起点设定在目标形状数据的基准线上，
计算从第二起点距第一定位轴的长度相同距离的目标形状数据的基准线上的点作为第二终点，
计算连接第二起点与第二终点的直线状的第二定位轴，
在第一起点与第二起点一致的状态下重叠中间形状数据与目标形状数据以使第一定位轴与第二定位轴重叠，
以重叠的第一定位轴与第二定位轴为中心，使中间形状数据相对于目标形状数据相对旋转。
8.根据权利要求7所述的变形加工辅助方法，其特征在于，
在使第一定位轴与第二定位轴重叠之后，沿与重叠于第二定位轴的第一定位轴正交的方向平移中间形状数据，以使中间形状数据的基准线上的第一起点与第一终点之间的部分与目标形状数据的基准线上的第二起点与第二终点之间的部分接触。
9.根据权利要求7或8所述的变形加工辅助方法，其特征在于，
利用3D激光扫描仪三维测定整个工件的形状，
利用摄像机拍摄工件上的基准线，
从摄像机的拍摄图像提取基准线生成基准线形状数据，
将3D激光扫描仪的三维测定数据与基准线形状数据合成而生成中间形状数据。
10.根据权利要求7或8所述的变形加工辅助方法，其特征在于，
根据由摄像机从多个方向拍摄的中间形状的工件的多个拍摄图像数据，生成中间形状数据。
11.根据权利要求7或8所述的变形加工辅助方法，其特征在于，
基于计算出的工件上的多个位置各自的必要变形量，生成等高线图。
12.根据权利要求7或8所述的变形加工辅助方法，其特征在于，
通过在目标形状数据的整个表面及工件的整个表面设置格子线，设置多个基准线。
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