DE112006003100T5

DE112006003100T5 - Formerkennungsvorrichtung und Verzerrungsbewertungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112006003100T5
Application number: DE112006003100T
Authority: DE
Inventors: Hideto Ikeda-shi Katsuma; Seiji Ikeda-shi Oue; Masato Ikeda-shi Otagoshi; Minho Chang
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2026-10-17
Also published as: DE112006003100B4; JP4741344B2; WO2007052462A1; CN101356418B; KR20070049046A; JP2007127610A; CN101356418A

Abstract

Formerkennungsvorrichtung zum Durchführen einer Formerkennung auf der Grundlage dreidimensionaler Messdaten für eine Messgegenstandsoberfläche, wobei die Formerkennungsvorrichtung umfasst:
– ein Annäherungskurvenanwendungsmittel zum entsprechenden Anwenden erster Annäherungskurven, die eine vorbestimmte Krümmung haben, auf eine Vielzahl erster Datensätze entlang einer Längsrichtung eines Querschnitts unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten gemessener Daten, die eine Rauheit der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken;
– ein Krümmungsableitungsmittel zum Ableiten einer Krümmung der Vielzahl der ersten Annäherungskurven;
– ein Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Gleichmäßigkeitsbereichs, in dem die Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts gleich ist, auf der Grundlage von Variationsdaten entlang der Längsrichtung des Querschnitts einer Vielzahl von Krümmungen, die von dem Krümmungsableitungsmittel abgeleitet werden; und
– ein Annäherungskurvenableitungsmittel zum Ableiten einer zweiten Annäherungskurve, die eine vorbestimmte Krümmung hat, die sich auf einen zweiten Satz von Daten bezieht, die im Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden sind, der von dem Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten bestimmt wurde.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Formerkennungsvorrichtung, die an einer Messgegenstandsoberfläche auf der Grundlage dreidimensionaler Messdaten für diese Messgegenstandsoberfläche eine Formerkennung durchführt, sowie auf eine Verzerrungsbewertungsvorrichtung, die unter der Verwendung der Form der Messgegenstandsoberfläche, die erkannt wird, eine Verzerrung bewertet.
Hintergrund der Erfindung
Bei einer Körperoberfläche (Karosserieoberfläche), wie zum Beispiel einer Oberfläche eines Türblechs eines Automobils, das unter der Verwendung von Stahlblech hergestellt wird, kann sich manchmal eine Form entwickeln, die von einer ursprünglich konzipierten Form abweicht (d. h. eine Verzerrung), was an der Dicke und/oder der Zusammensetzung des verwendeten Stahlblechs liegen kann. Dabei wird eine Bestimmung, ob die Verzerrung innerhalb eines hinnehmbaren Bereichs ist oder nicht, über eine sensorische Prüfung von einem Facharbeiter vorgenommen. Diese Entscheidung kann jedoch nach einem vorbestimmten Standard nicht angemessen erfolgen, wenn der Facharbeiter nicht über genügend Erfahrung verfügt und tatsächlich schon verschiedene Verzerrungen beobachtet hat. Aus diesem Grund wird eine Verzerrungsbewertungsvorrichtung vorgeschlagen, die zum mechanischen Ermitteln bestimmter Charakteristiken aus der Verzerrung in der Messgegenstandsoberfläche, wie zum Beispiel einer Körperoberfläche (Karosserieoberfläche), konzipiert ist, wo durch die sensorische Prüfung des Grads der Verzerrung in einer quantitativen Weise ausgeführt wird.
Bei der Verzerrungsbewertungsvorrichtung, die in der Patentdruckschrift 1 beschrieben ist, werden Messdaten von einer Messgegenstandsoberfläche mit CAD-Daten für eine Messgegenstandsoberfläche verglichen, die im Voraus in einer CAD-Vorrichtung gespeichert sind, und werden Differenzdaten für entsprechende Punkte auf der Messgegenstandsoberfläche erhalten. Dann wird die Verzerrung der Messgegenstandsoberfläche auf der Grundlage dieser Differenzdaten ausgewertet. Mit anderen Worten wird bei der in der Patentdruckschrift 1 beschriebenen Verzerrungsbewertungsvorrichtung auf der Grundlage einer Herangehensweise eine Verarbeitung durchgeführt, bei der die in den Differenzdaten enthaltenen Informationen lediglich Informationen über die Verzerrung der Messgegenstandsoberfläche sind.

[Patentdruckschrift 1] Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2003-21511

Zusammenfassung der Erfindung
Aufgaben der Erfindung
Bei Körperoberflächen (Karosserieoberflächen), die durch Pressformung aus Stahlblech hergestellt werden, kann sich eine leichte Verzerrung, wie zum Beispiel ein Rückfedern oder dergleichen getrennt und zusätzlich zu der oben erwähnten Verzerrung und dergleichen bilden. In diesem Fall entsprechen für die Messgegenstandsoberfläche tatsächlich berechnete Daten nicht den CAD-Daten. Außerdem enthalten die Differenzdaten auch ein Rückfedern ausdrückende Informationen zusätzlich zu den die Verzerrung ausdrückenden Informationen. Bei den ein Rückfedern ausdrückenden Informationen handelt es sich jedoch um Informationen, welche die intrinsische Form der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken, und es handelt sich um keine Verzerrung. Mit anderen Worten kann die in der Patentschrift 1 beschriebene Verzerrungsbewertungsvorrichtung die intrinsische Form der Messgegenstandsoberfläche und die in dieser Form erzeugte Verzerrung nicht getrennt erkennen.
Da eine herkömmliche Verzerrungsbewertungsvorrichtung die Verzerrung der Messgegenstandsoberfläche auf der Grundlage einer ungenauen Formerkennung der Messgegenstandsoberfläche bewertet, kann nicht behauptet werden, dass eine genaue Verzerrungsbewertung durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben erwähnten Problems gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Formerkennungsvorrichtung vorzusehen, welche die Form einer Messgegenstandsoberfläche genau erkennen kann, selbst wenn ein Verzerrungsrückfedern oder dergleichen auftritt, und auch, eine Verzerrungsbewertungsvorrichtung vorzusehen, die eine Verzerrung auf der Grundlage der Formerkennungsergebnisse bewerten kann.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Aspekt der Formerkennungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die zum Lösen der oben erwähnten Aufgabe verwendet wird, ist eine Formerkennungsvorrichtung zum Durchführen einer Formerkennung auf der Grundlage dreidimensionaler Messdaten zur Messung einer Gegenstandsoberfläche, wobei die Formerkennungsvorrichtung erfasst: ein Annäherungskurvenanwendungsmittel zum entsprechenden Anwenden erster Annäherungskurven, die eine vorgegebene Krümmung haben, auf eine Vielzahl erster Datensätze entlang einer Längsrichtung eines Querschnitts unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten von gemessenen Daten, die eine Rauheit (Abweichung) der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken; ein Krümmungsableitungsmittel zum Ableiten einer Krümmung der Vielzahl der ersten Annäherungskurven; ein Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Gleichmäßigkeitsbereichs, in dem die Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts gleich ist, auf der Grundlage von Variationsdaten entlang der Längsrichtung des Querschnitts einer Vielzahl von Krümmungen, die von dem Krümmungsableitungsmittel abgeleitet wurden; und ein Annäherungskurvenableitungsmittel zum Ableiten einer zweiten Annäherungskurve, die eine vorbestimmte Krümmung hat, die sich auf einen zweiten Satz von Daten bezieht, die im Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden sind, der von dem Gleichmäßigkeitsbe reichsbestimmungsmittel unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten bestimmt wurde.
Gemäß dem oben genannten Aspekt wendet das Annäherungskurvenanwendungsmittel erste Annäherungskurven, die eine bestimmte Krümmung aufweisen, entsprechend auf eine Vielzahl erster Datensätze entlang der Längsrichtung des Querschnitts unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten der Messdaten an, welche die Rauheit der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken, und leitet die Krümmung der Vielzahl der ersten Annäherungskurven ab. Mit anderen Worten kann die Tendenz der Variation in der Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts dadurch bestimmt werden, dass die lokale Krümmung an verschiedenen Positionen entlang der Längsrichtung des Querschnitts abgeleitet wird.
Zusätzlich bestimmt das Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel den Gleichmäßigkeitsbereich, in dem die Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts gleich ist, auf der Grundlage von Variationsdaten der Vielzahl von Krümmungen, die durch das Krümmungsableitungsmittel entlang der Längsrichtung des Querschnitts abgeleitet wurden, und ist das Annäherungskurvenableitungsmittel zum Ableiten einer zweiten Annäherungskurve konstruiert, die eine vorbestimmte Krümmung hat, auf der Grundlage eines zweiten Satzes von Daten, die im Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden sind, unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten, die vom Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel bestimmt wurden. Mit anderen Worten ist die Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts gleich, d. h. kann ein Gleichmäßigkeitsbereich bestimmt werden, in dem die Querschnittsform der Messgegenstandsoberfläche eine im Wesentlichen vorbestimmte Krümmung aufweist, und kann ein zweiter Satz von Daten, der in diesem Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden ist, extrahiert werden. Demgemäß entspricht die zweite Annäherungskurve, die eine vorgegebene Krümmung hat, die in Zuordnung zum zweiten Satz der Daten abgeleitet wird, dem Teil, in dem die Querschnittsform der Messgegenstandsoberfläche ein im Wesentlichen vorbestimmte Krümmung aufweist.
Deshalb ist es durch die Verwendung der Formerkennungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, zweidimensionale Querschnittsdaten für einen Teil der Messgegenstandsoberfläche zu extrahieren, in dem die Querschnittsform eine im Wesentlichen vorbestimmte Krümmung aufweist, und zwar unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Verzerrung, die durch ein Rückfedern oder dergleichen verursacht wird. Als ein Ergebnis hiervon ist es möglich, die intrinsische Form der Messgegenstandsoberfläche, die keine Verzerrung enthält, zu bestimmen.
In einem anderen Aspekt der Verzerrungsbewertungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die zum Erzielen der oben genannten Aufgabe verwendet wird, ist ein Verzerrungsdatenextraktionsmittel zum Vergleichen des zweiten Satzes von Daten, der im Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden ist, der in der Formerkennungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt abgeleitet wurde, mit der zweiten Annäherungskurve, und zum Extrahieren als Verzerrungsdaten von Daten, deren Abweichung von der zweiten Annäherungskurve größer oder gleich eine eingestellte erlaubte Differenz ist, vorgesehen.
Gemäß dem oben genannten Aspekt kann eine Formdifferenz gegenüber der intrinsischen Form der Messgegenstandsoberfläche, die im zweiten Satz von Daten enthalten ist, durch Vergleichen der zweiten Annäherungskurve, welche die intrinsische Form der Messgegenstandsoberfläche ausdrückt, die keine Verzerrung enthält, mit einem zweiten Satz von Daten extrahiert werden, und dies kann als Verzerrungsdaten verwendet werden. Demgemäß ist eine genaue Bewertung der Verzerrung möglich.
Nach noch einem weiteren Aspekt der Verzerrungsbewertungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist das Verzerrungsdatenextraktionsmittel so konstruiert, dass die Extraktion der Verzerrungsdaten nicht für Daten durchgeführt wird, die dem ersten Datensatz entsprechen, in dem die Krümmung der ersten Annäherungskurven größer oder gleich einer eingestellten Krümmung unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten ist.
Gemäß dem oben genannten Aspekt ist in dem Teil, in dem die Krümmung größer oder gleich einer vorbestimmten Krümmung ist, d. h. in dem Teil, in dem die Form der Messgegenstandsoberfläche vom Beginn an stark abweicht, diese Verzerrung nicht merklich, selbst wenn sie erzeugt wird, und kann daher bei der Bewertung ignoriert werden. Als ein Ergebnis hiervon können Hardwareressourcen effektiv genutzt werden, weil keine unnötige Bewertung einer Verzerrung durchgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zum kontaktfreien dreidimensionalen Messen, einer Formerkennungsvorrichtung und einer Verzerrungsbewertungsvorrichtung;
2 ist ein Diagramm, das Daten zeigt, die unter der Verwendung eines Konvertierungsmittels konvertiert werden;
3 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, wie unter der Verwendung eines Rauschunterdrückungsmittels Rauschen unterdrückt wird;
4 ist eine Kurvendarstellung, die eine Funktion des Annäherungskurvenanwendungsmittels zeigt;
5 ist eine Kurvendarstellung der Krümmung einer ersten Annäherungskurve, die für die entsprechenden Punkte der zweidimensionalen Querschnittsdaten von Messdaten verwendet wird, die durch das Krümmungsableitungsmittel abgeleitet werden;
6 ist eine Kurvendarstellung, die eine Vielzahl von Datenpunkten (zweiter Satz von Daten) darstellt, die in einem spezifizierten Gleichmäßigkeitsbereich unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten der Messdaten vorhanden sind; und
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Oberflächenbild von Verzerrungsdaten in der Messgegenstandsoberfläche zeigt.
Beste Weise zum Umsetzen der Erfindung
1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein kontaktfreies dreidimensionales Messsystem, das die Form der Messgegenstandsoberfläche in drei Dimensionen misst, die Formerkennungsvorrichtung 50 der vorliegenden Erfindung sowie die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei diesem kontaktfreien dreidimensionalen Messsystem wird die Form eines Türblechs, einer Karosserie, oder einer anderen Komponente, die durch das Formpressen von Stahlblech in einer Metallform hergestellt werden, durch ein kontaktfreies Verfahren in drei Dimensionen gemessen. Zuerst umfasst das System Folgendes:
Eine Roboterhand 10 als ein Messkopfbewegungsmittel, ein kontaktfreies dreidimensionales Messmittel 20 zum Durchführen einer Schachbrettmusteranalyse eines Gittermuster-Fotobilds, das auf eine Messgegenstandsoberfläche projiziert wird, während es unter einer Nachführungsabtastung des Türblechs durch die Roboterhand 10 in der Phase verschoben wird, wodurch dreidimensionale Koordinatenwerte für jedes Pixel des Abbildungsbilds erhalten werden, und zum Ausgeben eines Messbilds mit dreidimensionalen Entfernungsdaten, die entsprechenden Pixeln zugeordnet sind (Genauer gesagt, enthalten Werte von Pixeln, aus denen das Bild besteht, die dreidimensionalen Entfernungsdaten. Daher unterscheidet sich dieses Bild von einem gewöhnlichen Bild, ist hier jedoch zum leichteren Verständnis als ”Messbild” bezeichnet), sowie eine dreidimensionale Messsteuerungseinheit 30 zum Verarbeiten von Messbildern entsprechender Teile des Türblechs, die eines nach dem anderen vom kontaktfreien dreidimensionalen Messmittel 20 übertragen werden, und dann zum Erzeugen von dreidimensionalen Messdaten des gesamten Türblechs. Darüber hinaus kann die Formerkennungsvorrichtung 50 und die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 durch Kombinieren einer Verarbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel eines Rechners oder dergleichen, mit einem spezifischen Programm erhalten werden.
Die Roboterhand 10 ist als solche allgemein bekannt und umfasst einen Armmechanismus 11, der einen dreidimensional positionsbeweglichen Werkzeugbefestigungsteil 11a am äußersten Ende sowie eine Roboterhandsteuerung 12 aufweist, welche die Bewegung dieses Armmechanismus 11 steuert.
Das kontaktfreie dreidimensionale Messmittel 20 weist einen Messkopf 21, der einen Schachbrettmusterprojektionsteil 21a, der als ein Projektor zum Projizieren eines Gittermusters auf eine Messgegenstandsoberfläche dient, und einen Kamerateil 21b zum Abbilden eines Gittermusters, das verformt wird, während es auf die Messgegenstandsoberfläche projiziert wird, enthält, eine Steuereinheit 22 zum Steuern des Schachbrettmusterprojektionsteils 21a, des Kamerateils 21b usw. sowie einen dreidimensionalen Entfernungsdatenmessteil 23 zum Analysieren des Bilds, das vom Kamerateil 21b gesendet wird, und schließlich zum Erzeugen und Ausgeben des oben beschriebenen Messbilds auf. Mit einem solchen kontaktfreien dreidimensionalen Messmittel 20 wird eine Hochpräzisionsmessung möglich, indem die Gitterprojektions- mit der Phasenverschiebungstechnik kombiniert wird. Dieses Messprinzip und seine Konstruktion sind bekannt und z. B. in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2004-317495 und der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2002-257528 beschrieben. Der Messkopf 21 ist an dem Werkzeugbefestigungsteil 11a der Roboterhand 10 befestigt, und der Messkopf 21 kann zum Ausführen der dreidimensionalen Messung zu einer gewünschten Position bewegt werden.
Die dreidimensionalen Daten, die wie oben beschrieben erzeugt werden, werden von der dreidimensionalen Messsteuerungseinheit 30 an die Verzerrungsbewertungsvorrichtung übertragen, die mit einer Formerkennungsvorrichtung 50 ausgerüstet ist. Die Konstruktion der Formerkennungsvorrichtung 50 und der Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 sowie das Formerkennungsverfahren für die Messgegenstandsoberfläche, das unter der Verwendung der Formerkennungsvorrichtung 50 durchgeführt wird, und das Verzerrungsbewertungsverfahren, das unter der Verwendung der Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 durchgeführt wird, werden im Folgenden beschrieben.
Die Formerkennungsvorrichtung 50 der vorliegenden Erfindung umfasst ein Annäherungskurvenanwendungsmittel 43, ein Krümmungsableitungsmittel 44, ein Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel 45, sowie ein Annäherungskurvenableitungsmittel 46. Ferner umfasst die Formerkennungsvorrichtung 50 ein Datenkonvertierungsmittel 51, das eine Datenkonvertierung von dreidimensionalen Messdaten durchführt, die durch die Steuerungseinheit für die dreidimensionale Messung erzeugt werden, sowie Rauschunterdrückungsmittel 42 zum Entfernen von Rauschen aus den Daten.
Ferner umfasst die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 der vorliegenden Erfindung ein Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47 zum Extrahieren von Verzerrungsdaten, die auf der Messgegenstandsoberfläche vorhanden sind, sowie ferner ein Anzeigemittel 48, das verschiedene Typen beschaffter Daten, wie zum Beispiel Eingabedaten, berechnet werdende Daten, Daten, die berechnet wurden, und dergleichen anzeigen kann.
Das oben erwähnte Datenkonvertierungsmittel 41, das Rauschunterdrückungsmittel 42, das Annäherungskurvenanwendungsmittel 43, das Krümmungsableitungsmittel 44, das Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel 45, das Annäherungskurvenableitungsmittel 46 und das Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47 können unter der Verwendung von Datenverarbeitungsvorrichtungen, wie zum Beispiel eines Rechners oder dergleichen, erhalten werden, aus denen die Formerkennungsvorrichtung 50 und die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 besteht.
2 ist ein Diagramm, das die Datenkonvertierung veranschaulicht, die vom Datenkonvertierungsmittel 41 ausgeführt wird. Das Datenkonvertierungsmittel 51 erzeugt eine Funktion, die Daten konvertiert, um so dreidimensionale Messdaten, bei denen es sich um Punktgruppendaten handelt, welche die Oberflächenform der Messgegenstandsoberfläche in drei Dimensionen darstellen, in Daten zu konvertieren, die in der nachfolgenden Verarbeitung ein fach verwendet werden können. In 2 werden die Daten der dreidimensionalen Messdaten, die tatsächlich gemessen wurden, durch leere Kreise und werden die konvertierten Daten durch schwarz gefüllte Kreise ausgedrückt. Konkret ausgedrückt berechnet das Datenkonvertierungsmittel 41 Daten an den Gitterpunkten der X-Y-Ebene aus den tatsächlichen dreidimensionalen Messdaten und konvertiert die Punktgruppendaten, aus denen die tatsächlichen dreidimensionalen Messdaten bestehen, in Punktgruppendaten auf den Gitterpunkten der X-Y-Ebene.
3 ist ein Diagramm, das die Rauschunterdrückung veranschaulicht, die durch das Rauschunterdrückungsmittel 42 durchgeführt wird. Das Rauschunterdrückungsmittel 42 vergleicht einen spezifischen Punkt P_v, der der Gegenstand der Rauschunterdrückung ist, mit einem Punkt, der über eine Lücke hinweg diesem spezifiziertem Punkt P_v benachbart ist. In der vorliegenden Ausführungsform führt das Rauschunterdrückungsmittel 42 einen Vergleich der Z-Werte (der Werte in der Höhenrichtung der Messgegenstandsoberfläche) zwischen zwei Punkten P_v+2 und P_v-2, die getrennt sind, so dass sie auf beiden Seiten eines spezifischen Punktes P_v liegen, und diesem spezifischem Punkt P_v durch.
Wie in der Kurve A-1 von 3 gezeigt, leitet das Rauschunterdrückungsmittel 42 einen Differenzwert Dv mit dem Punkt P_v-2 ab, der gegenüber dem spezifischen Punkt P_v eine große Differenz hat, und vergleicht diesen Differenzwert Dv mit einem erlaubten Differenzwert Di. Dann wird, wenn Dv < Di ist, wie in der Kurve A-1 in 3 gezeigt, eine Glättungsverarbeitung, die den spezifischen Punkt P_v auf die Annäherungslinie der benachbarten Daten korrigiert, am spezifischen Punkt P_v durchgeführt, wie in der Kurve B-1 von 3 dargestellt.
Auf der anderen Seite wird, wie in der Kurve A-2 von 3 gezeigt, wenn Dv größer als Di ist, wenn das Rauschunterdrückungsmittel 42 den spezifischen Punkt P_v mit dem Punkt P_v+2 vergleicht, eine Glättungsverarbeitung am spezifischen Punkt P_v nicht durchgeführt, wie in der Kurve B-2 von 3 gezeigt. Auf diese Weise wird ein Datensatz wie derjenige, der in der Kurve C gezeigt ist, durch die Ausführung einer Rauschunterdrückungsverarbeitung für die entsprechenden Datenpunkte erhalten. Ferner werden in einer nachfolgenden Verarbeitung diese Datensätze, aus denen das Rauschen entfernt wurde, als dreidimensionale Messdaten für die Messgegenstandsoberfläche (oder als zweidimensionale Querschnittsdaten der Messdaten, die eine Rauheit in der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken) verwendet.
4 ist eine Kurvendarstellung, welche die Funktion des Annäherungskurvenanwendungsmittels 43 veranschaulicht. Dieses Annäherungskurvenanwendungsmittel 43 ist so konstruiert, dass es erste Annäherungskurven, die eine vorgegebene Krümmung haben, auf eine Vielzahl erster Datensätze entlang der Längsrichtung des Querschnitts unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten der Messdaten anwendet, welche die Rauheit der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken. Konkret ausgedrückt werden, wie in 4(a) gezeigt, erste Annäherungskurven auf die entsprechenden Datenpunkte der zweidimensionalen Querschnittsdaten P₁, P₂, P₃, ... entlang der Längsrichtung des Querschnitts angewendet.
In der folgenden Beschreibung wird eine Verarbeitung der zweidimensionalen Querschnittsdaten, die sich auf spezifische Messdaten der Messgegenstandsoberfläche beziehen, beschrieben; eine ähnliche Verarbeitung kann jedoch auch an anderen zweidimensionalen Querschnittsdaten durchgeführt werden, aus denen die Messgegenstandsoberfläche aufgebaut ist.
Zuerst wird, wie in 4(a) gezeigt, P_i als die Mitte genommen, werden Punkte an beiden Enden einer spezifischen Lücke als P_si und P_ei bezeichnet, und wird durch diese drei Punkte ein Kreis gezogen. In diesem Fall ist, wenn alle Punkte innerhalb einer eingestellten erlaubten Differenz passen, die Krümmung von P_i der berechnete Wert. Wenn es auch nur einen Punkt gibt, der außerhalb der Toleranz liegt, wird si = si + 1 und ei = ei – 1 durchgeführt, und dies wiederholt, bis die Werte innerhalb der Toleranz liegen.
Trotzdem kann es immer noch Fälle geben, bei denen kein optimaler Kreis gefunden werden kann.
In 4(b) ist ein Verfahren zum Anwenden einer ersten Annäherungskurve an den Datenpunkt P_i, das durch das Annährungskurvenanwendungsmittel 43 durchgeführt wird, veranschaulicht. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, wird, wenn eine Form (Intervall von [P_i-5, P_i-3]) oder ein Beugungspunkt innerhalb eines festen Abstands vorhanden ist, eine Berechnung eingeleitet, wobei die Richtung, in der die Form oder der Beugungspunkt vorhanden ist (in Richtung auf P_si in 4(b)), fest ist. Das Berechnungsverfahren ist dasselbe, wie es oben beschrieben wurde; ein Kreis wird in der folgenden Reihenfolge angenähert: (P_i-2, P_i, P_ei) → (P_i-2, P_i, P_ei-1) → (P_i-2, P_i, P_ei-2) → ... (P_i-2, P_i, P_i+2) → (P_i-1, P_i, P_i+2) → (P_i-1, P_i, P_i+1).
Auf diese Weise kann eine Krümmung aller Punkte bestimmt werden.
Ein Beispiel für das zum Annähern eines Kreises im oben erwähnten System verwendetes Verfahren ist gezeigt; doch ist dieses System nicht immer fest. Zum Annähern eines größeren und genaueren Kreises, wäre es ebenfalls möglich, zu einem Verfahren zu wechseln, bei dem die Punkte von beiden Seiten subtrahiert werden, oder den Mittelpunkt P_i innerhalb des Annäherungsintervalls eines bestimmten Kreises zu bewegen.
4(c) zeigt ein Beispiel für erste Annäherungskurven R1, R4 und R6, die wie oben beschrieben erzeugt wurden. Zum Beispiel verwendet die erste Annäherungskurve R4 für den Punkt P₄ die Punkte P₃, P₄ und P₅ als erste Datensätze. Auf diese Weise werden die entsprechenden ersten Annäherungskurven Positionsinformationen entlang der Längsrichtung des Querschnitts zugeordnet, d. h. Informationen, welche die Punkte angeben, für welche die Kurven erzeugt werden, und diese werden in nachfolgenden Prozessen subtrahiert.
5 zeigt Krümmungsdaten für eine erste Annäherungskurve, die auf entsprechende Punkte der zweidimensionalen Querschnittsdaten angewendet werden, die durch das Krümmungsableitungsmittel 44 abgeleitet werden. Die Krümmung ρ ist der Kehrwert des absoluten Werts des Radius R der ersten Annäherungskurve. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Vorzeichen des Radius der ersten Annäherungskurve positiv, wenn die zweidimensionalen Querschnittsdaten eine Form haben, die in einer Richtung nach oben konvex ist. Und das Vorzeichen des Radius der ersten Annäherungskurve ist negativ, wenn die zweidimensionalen Querschnittsdaten eine Form haben, die in einer Richtung nach unten konvex ist. Zum Beispiel sind in 4(a) die Vorzeichen der Radien der ersten Annäherungskurven R1 und R4 positiv und ist das Vorzeichen des Radius der ersten Annäherungskurve R6 negativ.
Als Nächstes bestimmt das Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel 45 den Gleichmäßigkeitsbereich, in dem die Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts gleich ist, auf der Grundlage der Variationsdaten der Vielzahl von Krümmungen, die vom Krümmungsableitungsmittel 44 entlang der Längsrichtung des Querschnitts der Messgegenstandsoberfläche abgeleitet wurden, wie zum Beispiel in 5 gezeigt. In 5 sind der Bereich A und der Bereich C Gleichmäßigkeitsbereiche; der Bereich B ist jedoch kein Gleichmäßigkeitsbereich. Wie in 5 gezeigt, bedeutet die Tatsache, dass die Krümmung entlang der Schnittrichtung der Messgegenstandsoberfläche im Gleichmäßigkeitsbereich A und im Gleichmäßigkeitsbereich C gleich ist, dass die Messgegenstandsoberflächen der Positionen, die diesen Bereichen entsprechen, Oberflächen sind, die über einen breiten Bereich eine bestimmte Krümmung aufweisen. Ferner sind die Krümmungen der oben erwähnten Bereiche A, B und C positiv und sind diese Bereiche konvex gekrümmte Oberflächen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind Informationen, die sich auf die Positionen entlang der Schnittrichtung der Messgegenstandsoberfläche beziehen, auf welche die Krümmungswerte der ersten Annäherungskurven angewendet werden, den entsprechenden Krümmungswerten zugeordnet, die innerhalb der Gleichmäßigkeitsbereiche vorhanden sind. Demgemäß bestimmt die Bestimmung der Gleichmäßigkeitsbereiche in Bezug auf die Krümmungsinformationen durch das Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel 45 indirekt die Gleichmäßigkeitsbereiche, welche sich auf zweidimensionale Daten beziehen.
Nachfolgend extrahiert das Annäherungskurvenableitungsmittel 46 die Daten, die in den oben erwähnten Gleichmäßigkeitsbereichen vorhanden sind, die durch das oben erwähnte Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel 45 unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten bestimmt wurden, als einen zweiten Datensatz und leitet eine zweite Annäherungskurve ab, die eine bestimmte Krümmung hat, die sich auf diesen zweiten Datensatz bezieht. 6 ist eine Kurvendarstellung, die eine Vielzahl von Datenpunkten (zweiten Da tensatz) zeigt, die in einem bestimmten Gleichmäßigkeitsbereich unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten vorhanden sind. Die gezeigten Punkte befinden sich entlang der Richtung des Querschnitts der Messgegenstandsoberfläche, und Informationen, die sich auf die Krümmung der ersten Annäherungskurven beziehen, sind jedem Punkt zugeordnet. Demgemäß kann durch Mittelung der Krümmungen der entsprechenden im zweiten Datensatz vorhandenen Punkte das Annäherungskurvenableitungsmittel 46 zweite Annäherungskurven ableiten, die eine bestimmte Krümmung haben, die sich auf den zweiten Datensatz beziehen. Ferner kann das Annäherungskurvenableitungsmittel 46 die Ableitung dieser zweiten Annäherungskurven für verschiedene Gleichmäßigkeitsbereiche durchführen.
Auf diese Weise handelt es sich bei den in 6 gezeigten zweiten Annäherungskurven um Linien, welche die Schnittform der Oberflächen angeben, die über einen vorbestimmten Bereich der Messgegenstandsoberfläche eine bestimmte Krümmung aufweisen. Mit anderen Worten ist es unter der Verwendung der Formerkennungsvorrichtung 50 der vorliegenden Erfindung möglich, die Form der Messgegenstandsoberfläche selbst, die keine Verzerrung aufweist (die Form nach dem Rückfedern) lediglich unter der Verwendung der tatsächlich gemessenen zweidimensionalen Querschnittsdaten der Messgegenstandsoberfläche zu erkennen, und zwar unabhängig davon, ob die vom Rückfedern verursachte Verzerrung in der Messgegenstandsoberfläche erzeugt wurde oder nicht.
Darüber hinaus kann die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 der vorliegenden Erfindung unter der Verwendung der oben erwähnten zweiten Annäherungskurven, die in der Formerkennungsvorrichtung 50 abgeleitet wurden, eine in der Messgegenstandsoberfläche vorhandene Verzerrung extrahieren. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 ein Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47, das den zweiten Satz von Daten, die in den Gleichmäßigkeitsbereichen vorhanden sind, die in der oben erwähnten Formerkennungsvorrichtung 50 abgeleitet wurden, mit den zweiten Annäherungskurven vergleicht und Daten als Verzerrungsdaten extrahiert, in denen die Abweichung von den zweiten Annäherungskurven größer oder gleich einer vorbestimmten erlaubten Differenz ist. Konkret ausgedrückt stellt, wie in 6 gezeigt, das Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47 erlaubte Differenzen d1 und d2 für die Additionsseite und die Subtraktionsseite der zweiten Annäherungskurven ein und extrahiert aus den Daten, aus denen der zweite Datensatz aufgebaut ist, Daten, bei denen die Abweichung von den zweiten Annäherungskurven größer oder gleich den eingestellten erlaubten Differenzen ist. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist die Abweichung der im Datenbereich Da vorhandenen Daten kleiner als die voreingestellte erlaubte Differenz, doch ist die Abweichung der im Datenbereich Db und dem Datenbereich Dc vorhandenen Daten größer oder gleich der voreingestellten erlaubten Differenz. Demgemäß extrahiert unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten der Messgegenstandsoberfläche das Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47 die im Datenbereich Db und im Datenbereich Dc vorhandenen Daten als Verzerrungsdaten. Außerdem führt das Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47 in ähnlicher Weise auch die Extraktion von Verzerrungsdaten in den entsprechenden Gleichförmigkeitsbereichen unter der Verwendung der entsprechenden zweiten Annäherungskurven in allen Abschnitten durch, aus denen die Messgegenstandsoberfläche besteht, die durch das oben erwähnte Annäherungskurvenableitungsmittel 46 abgeleitet wurde.
In allen Fällen, bei denen die Krümmung der ersten Annäherungskurven jedoch unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten der Messgegenstandsoberfläche eine Rauheit aufzeigt, führt das Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47 keine Extraktion von Verzerrungsdaten hinsichtlich der Daten durch, die den ersten Datensätzen entsprechen, bei denen die Krümmung größer oder gleich der in 5 gezeigten voreingestellten Krümmung ρ_TH ist, selbst wenn die Krümmung der ersten Annäherungskurven gleichmäßig ist. Der Grund hierfür ist, dass in Teilen, in denen die Krümmung größer oder gleich der eingestellten Krümmung ρ_TH ist, d. h. Teilen, bei denen die Form der Messgegenstandsoberfläche sich von Beginn an abrupt ändert, selbst wenn eine Verzerrung erzeugt wird, diese Verzerrung nicht merklich ist. Deshalb kann diese Verzerrung bei der Bewertung auch ignoriert werden. In Fällen, bei denen die Krümmung der ersten Annährungskurve R4, die zum Beispiel in 4 gezeigt ist, größer oder gleich der voreingestellten Krümmung ρ_TH ist, werden zum Beispiel die Punkte P₃, P₄ und P₅, aus denen der erste Datensatz besteht, hinsichtlich des Punkts P₄ nicht als Verzerrungsdaten betrachtet und sind nicht Gegenstand der oben erwähnten Verzerrungsdatenextraktion.
Darüber hinaus wird die Verzerrungsdatenextraktion auch nicht für Daten durchgeführt, die in Teilen außerhalb der Gleichmäßigkeitsbereiche, wie zum Beispiel den in 5 gezeigten Bereich B und dergleichen, vorhanden sind.
7 zeigt ein Anzeigebildschirmbeispiel, bei dem die Fahrzeugkarosserieoberfläche in der Nachbarschaft der Ölvorratsöffnung als die Messgegenstandsoberfläche herangezogen wird, und die bei dieser Messgegenstandsoberfläche von dem Verzerrungsdatenextraktionsmittel 47 extrahierten Verzerrungsdaten werden vom Anzeigemittel 48 angezeigt. Hierbei sind die Verzerrungsdaten als ein Graustufen-Verteilungsdiagramm dargestellt, das der Stärke der Werte entspricht. Aus 7 ist zu ersehen, dass die Verzerrungen in der Nachbarschaft der vier Ecken der Brennstoffvorratsöffnung (Bereiche S3, S4, S5 und S6) in einer konzentrierten Weise auftreten und in allen anderen Teilen kaum in Erscheinung treten.
Auf diese Weise wird eine Form, die sich von der intrinsischen Form der Messgegenstandsoberfläche, die im zweiten Datensatz vorhanden ist, unterscheidet, durch Vergleichen der zweiten Annäherungskurven, welche die intrinsische Form der Messgegenstandsoberfläche, welche keine Verzerrung enthält, darstellt, wie sie durch die Formerkennungsvorrichtung 50 erkannt wurde, mit dem entsprechenden zweiten Datensatz extrahiert, wobei diese dann als die Verzerrungsdaten herangezogen werden können. Insbesondere sind im in 7 dargestellten Verteilungsdiagramm Teile, bei denen die Abweichung von den zweiten Annäherungskurven kleiner als die voreingestellte erlaubte Differenz ist, Teile, bei denen die Krümmung der ersten Annäherungskurven größer oder gleich dem voreingestellten Krümmungswert ρ_TH ist, und Teile außerhalb der Gleichmäßigkeitsbereiche, wie zum Beispiel der in 5 gezeigte Bereich B und dergleichen, als flache Oberflächen wie im Fall der Bereiche S1 und S2 dargestellt. Mit anderen Worten werden, selbst wenn die Form der Messgegenstandsoberfläche, die den Bereichen S1 und S2 entspricht, tatsächlich eine Krümmung hat, die Teile, die diese Krümmung aufweisen, nicht als Verzerrung erkannt. Außerdem wird ein Verteilungsdiagramm erhalten, bei dem lediglich die Gegenwart einen Flecks leicht zu erkennen ist, wie in 7 gezeigt.
<Andere Ausführungsformen>
<1>
Im Funktionsblockdiagramm von 1 in der oben erwähnten Ausführungsform wurde die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 in den Zeichnungen so dargestellt, dass sie die Formerkennungsvorrichtung 50 enthielt. Es wäre jedoch auch möglich, die Formerkennungsvorrichtung 50 und die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 in getrennten Gehäusen zu konstruieren. Zum Beispiel könnten eine Verarbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Rechner oder dergleichen, die für die Formerkennungsvorrichtung 50 verwendet wird, und eine Datenverarbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Rechner oder dergleichen, die für die Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 verwendet wird, in getrennten Gehäusen konstruiert werden. Ferner kann auch eine Konstruktion verwendet werden, bei der die entsprechenden Funktionen der Formerkennungsvorrichtung 50 und der Verzerrungsbewertungsvorrichtung 40 jeweils unter der Verwendung einer Vielzahl von Verarbeitungsvorrichtungen realisiert werden.
<2>
Bei der oben erwähnten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem das Rauschunterdrückungsmittel 42 an den zweidimensionalen Querschnittsdaten unter der Verwendung des anhand von 3 beschriebenen Verfahrens eine Rauschunterdrückung durchführte. Es können jedoch auch verschiedene herkömmliche Verfahren als Rauschunterdrückungsverfahren eingesetzt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Formerkennungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet werden, die Formen aller möglicher Arten von Gegenständen zu er kennen, solange diese Gegenstände eine Oberfläche mit einer vorgegebenen Krümmung aufweisen. Ferner kann die Verzerrungsbewertungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Erstellen einer quantitativen Bewertung der Verzerrung in Körperoberflächen (Karosserieoberflächen) von Automobilen oder dergleichen verwendet werden. Demgemäß kann zum Beispiel eine Verzerrung, die in Fahrzeugtürblechen erzeugt wird, die durch eine Pressbearbeitung hergestellt wurden, unter festgelegten Kriterien entsprechend entdeckt werden, und können bei dieser Pressbearbeitung verwendete Formen entsprechend korrigiert werden, so dass die Verzerrung in der Folge nicht mehr auftritt. Ferner kann die Formerkennungsvorrichtung auch dazu verwendet werden, Gesenkpressendaten mit einer hohen Präzision zu realisieren, auf die eine sehr kleine Korrektur (in der Größenordnung von 0,1 mm) angewendet wird. Auf diese Weise ist die Verzerrungsbewertungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung für Gesenkinspektionen und dergleichen, die bei der Pressbearbeitung eingesetzt werden, ebenfalls extrem nützlich.
Außerdem können durch das Ansammeln von Techniken durch die wiederholte Durchführung eines Prozesses einer Blechformkonstruktion, einer Formkonstruktion, einer Pressbearbeitung, einer Verzerrungsbewertung und einer Formkorrektur vorhersagende Techniken, einschließlich CAE (computer-aided engineering), die bei der Blechformkonstruktion und der Formkonstruktion angewendet werden, die tendenziell keine Verzerrung erzeugen, ebenfalls verbessert werden.
Darüber hinaus kann durch Nutzung des Umstands, dass das Bewertungsergebnis des Grads der Verzerrung in einer quantitativen Weise geliefert wird, die vorliegende Erfindung auch zum Bestimmen dessen eingesetzt werden, ob eine Bewertung eines Grads der Verzerrung durch menschliche Sinneswahrnehmung angemessen ist oder nicht; das heißt, dass die vorliegende Erfindung zum Weiterreichen der Erfahrung zur Ausbildung eines Menschen mit weniger Erfahrung zu einem Facharbeiter eingesetzt werden kann.
Zusammenfassung
Eine Formerkennungsvorrichtung (50) zum Durchführen einer Formerkennung auf der Grundlage dreidimensionaler Messdaten für eine Messgegenstandsoberfläche umfasst ein Annäherungskurvenanwendungsmittel (43) zum entsprechenden Anwenden erster Annäherungskurven, die eine vorbestimmte Krümmung haben, auf eine Vielzahl erster Datensätze entlang einer Längsrichtung eines Querschnitts unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten von gemessenen Daten, die eine Rauheit (Abweichung) der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken; ein Krümmungsableitungsmittel (44) zum Ableiten einer Krümmung der Vielzahl erster Annäherungskurven; ein Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel (45) zum Bestimmen eines Gleichmäßigkeitsbereichs, in dem die Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts gleich ist, auf der Grundlage von Variationsdaten entlang der Längsrichtung des Querschnitts einer Vielzahl von Krümmungen, die von dem Krümmungsableitungsmittel (44) abgeleitet wurden, und ein Annäherungskurvenableitungsmittel (46) zum Ableiten einer zweiten Annäherungskurve, die eine vorbestimmte Krümmung hat, die sich auf einen zweiten Satz von Daten bezieht, die im Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden sind, der von dem Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel (45) unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten bestimmt wurde.

40: Verzerrungsbewertungsvorrichtung
43: Annäherungskurvenanwendungsmittel
44: Krümmungsableitungsmittel
45: Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel
46: Annäherungskurvenableitungsmittel
47: Verzerrungsdatenextraktionsmittel
50: Formerkennungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-21511 [0003]
- JP 2004-317495 [0024]
- JP 2002-257528 [0024]

Claims

Formerkennungsvorrichtung zum Durchführen einer Formerkennung auf der Grundlage dreidimensionaler Messdaten für eine Messgegenstandsoberfläche, wobei die Formerkennungsvorrichtung umfasst: – ein Annäherungskurvenanwendungsmittel zum entsprechenden Anwenden erster Annäherungskurven, die eine vorbestimmte Krümmung haben, auf eine Vielzahl erster Datensätze entlang einer Längsrichtung eines Querschnitts unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten gemessener Daten, die eine Rauheit der Messgegenstandsoberfläche ausdrücken; – ein Krümmungsableitungsmittel zum Ableiten einer Krümmung der Vielzahl der ersten Annäherungskurven; – ein Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel zum Bestimmen eines Gleichmäßigkeitsbereichs, in dem die Krümmung entlang der Längsrichtung des Querschnitts gleich ist, auf der Grundlage von Variationsdaten entlang der Längsrichtung des Querschnitts einer Vielzahl von Krümmungen, die von dem Krümmungsableitungsmittel abgeleitet werden; und – ein Annäherungskurvenableitungsmittel zum Ableiten einer zweiten Annäherungskurve, die eine vorbestimmte Krümmung hat, die sich auf einen zweiten Satz von Daten bezieht, die im Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden sind, der von dem Gleichmäßigkeitsbereichsbestimmungsmittel unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten bestimmt wurde.
Verzerrungsbewertungsvorrichtung, die ein Verzerrungsdatenextraktionsmittel aufweist, um den zweiten Datensatz, der im Gleichmäßigkeitsbereich vorhanden ist, der in der Formerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 abgeleitet wurde, mit der zweiten Annäherungskurve, und zum Extrahieren von Daten als Verzerrungsdaten, deren Abweichung von der zweiten Annäherungskurve größer oder gleich einer vorbestimmten erlaubten Differenz ist.
Verzerrungsbewertungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Verzerrungsdatenextraktionsmittel so konstruiert ist, dass die Extraktion der Verzerrungsdaten nicht für Daten durchgeführt wird, die dem ersten Datensatz entsprechen, bei denen die Krümmung der ersten Annäherungskurven größer oder gleich einer voreingestellten Krümmung unter den zweidimensionalen Querschnittsdaten ist.