JP2003344042A - 三次元ソリッドモデルによる機能品質検査方法 - Google Patents
三次元ソリッドモデルによる機能品質検査方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作した部品の高い品質保証を実現する機能
品質検査方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、三次元形状測定装置を用いて
測定した部品の三次元形状データをソリッドモデル化
し、ＣＡＥ解析により応力値、剛性値、固有値等の設計
上必要とされる機能値を検査する方法に関する。まず、
三次元ＣＡＤを使用して、製作する部品のソリッドモデ
ルを作成し、このソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を
行う。次に、ソリッドモデルを元にして部品のテストロ
ット品を製作する。製作したテストロット品の形状を三
次元形状測定する。この測定結果に基づいて第２のソリ
ッドモデルを作成し、この第２のソリッドモデルに対し
てＣＡＥ解析を行う。そして、前記２つのＣＡＥ解析の
結果を比較表示することで、部品の表面形状のみならず
機能品質も評価することができ、高い品質保証が実現さ
れる。
品質検査方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、三次元形状測定装置を用いて
測定した部品の三次元形状データをソリッドモデル化
し、ＣＡＥ解析により応力値、剛性値、固有値等の設計
上必要とされる機能値を検査する方法に関する。まず、
三次元ＣＡＤを使用して、製作する部品のソリッドモデ
ルを作成し、このソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を
行う。次に、ソリッドモデルを元にして部品のテストロ
ット品を製作する。製作したテストロット品の形状を三
次元形状測定する。この測定結果に基づいて第２のソリ
ッドモデルを作成し、この第２のソリッドモデルに対し
てＣＡＥ解析を行う。そして、前記２つのＣＡＥ解析の
結果を比較表示することで、部品の表面形状のみならず
機能品質も評価することができ、高い品質保証が実現さ
れる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部品の品質検査手
法に関し、より詳細には製作した部品の形状のみならず
機能まで検査する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、コンピュータ技術の飛躍的な発展
に伴い、機械設計にはＣＡＥ（Computer Aided Enginee
ring）による解析技術が盛んに使用されている。例え
ば、本願発明者らによる特開２００２−９２０４２号公
報は、ソリッドモデルを利用した製品の開発フローを効
率化する製品設計方法を開示している。この方法によれ
ば、設計の段階において詳細形状を盛り込んだソリッド
モデルを作成し、このモデルに対してＣＡＥ解析を行い
諸機能の検査をするので、ＣＡＥ解析のためだけのラフ
モデルを三次元ＣＡＤ上に作成する必要が無く、工程の
削減につながり、ひいては開発期間の短縮及びコストの
低下につなげられるとしている。 【０００３】また、近年、製作した部品の三次元形状を
コンピュータ内部にモデル化するための三次元形状測定
装置が登場し、部品の形状検査に大きな成果を上げてい
る。三次元形状測定装置を用いた形状検査手法として
は、例えば特開２０００−２３５５９４号公報がある。
この発明は、設計寸法値と測定寸法値とを照合して得ら
れる測定寸法値それぞれの合否を視覚的に表示すること
のできるＣＡＤシステム及び検査方法を提供しており、
合否に応じて寸法値の色を変えて表示するので、設計者
は簡単に寸法の不具合を発見することができるとしてい
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このように、従来から
三次元形状測定装置とＣＡＤシステムを連係させた形状
検査は行われていた。しかし、製作した部品の表面形状
が設計通りであっても、製作工程で適切な加工が行われ
ないとその部品に必要な機能が得られないことがある。
例えば、自動車部品のトランスミッションケースのよう
に、鋳造品に加工を施して完成する複雑な形状を持つ部
品では、軸心や端面の加工時に部品を保持する軸心が傾
いてしまうことがある。 【０００５】このような不具合はテストロット品の製作
時点ではわからず、テストロット品を実機に組み立てて
行う強度テスト等により初めて発見されるので、再びテ
ストロット品の製作工程から始めなければならず、開発
期間の長期化を招いていた。 【０００６】上記課題に鑑みて、本発明は、テストロッ
ト品の形状を三次元データ化し、この三次元データを元
にしたソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を実行し、設
計時のＣＡＥ解析結果と比較することにより、機能の差
を容易に捉え、対処方法の推定を容易にすることで開発
の短縮化を図る、部品の機能品質検査方法を提供するこ
とを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、三次元形状測
定装置による測定で得られた部品の三次元形状データを
ソリッドモデル化し、ＣＡＥ解析により応力値、剛性
値、固有値等の設計上必要とされる機能値を検査する方
法である。 【０００８】本発明の一実施形態は、三次元ＣＡＤを使
用して、製作する部品のソリッドモデルを作成する工程
と、前記ソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を行う工程
と、前記ソリッドモデルを元にして部品のテストロット
品を製作する工程と、製作したテストロット品の形状を
三次元形状測定する工程と、前記三次元形状測定に基づ
いて第２のソリッドモデルを作成する工程と、前記第２
のソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を行う工程と、前
記２つのＣＡＥ解析の結果を比較表示する工程を含む。 【０００９】この形態によれば、設計時のソリッドモデ
ルとテストロット品の三次元形状データから作成したソ
リッドモデルのＣＡＥ解析結果を比較表示することで、
部品の表面形状のみならず機能品質も評価することがで
き、高い品質保証が実現する。 【００１０】 【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
る機能品質検査方法の実施に適合したシステムの全体構
成である。 【００１１】三次元形状測定装置１０は、レーザ光を部
品１６に照射してその反射光から部品の表面までの距離
を計測するラインスキャナ１２と、ラインスキャナ１４
の姿勢情報を取り込む姿勢計測器１４と、双方に接続さ
れる点群データ作成部１８から構成される。点群データ
作成部１８は、ラインスキャナ１２から送られる距離情
報と姿勢計測器１４から送られる姿勢情報から、部品１
６の表面上の測定点を三次元座標で表す点群データを計
算する。三次元形状測定装置１０は、上記のようなレー
ザ方式でなくプローブを部品に当接して表面形状を計測
するものでも良い。 【００１２】点群データは、不要な点の削除等の処理を
行う前処理部２０を経て、サーフェスデータ作成部２２
へ送られる。サーフェスデータ作成部２２は、点群デー
タからサーフェスを作成し、三次元ＣＡＤシステム３０
へ送る。 【００１３】ＣＡＤシステム３０は、具体的には中央処
理装置、大容量記憶装置、入力装置、ディスプレイ装置
等から構成されるが、図１では、フェースデータ作成部
２４、ボリューム作成部２６、及びソリッドデータ作成
部２８からなる各機能ブロックにより表している。サー
フェスデータ作成部２２から送られたサーフェスは、こ
れら各部によって順に処理を施され、ソリッドへと変換
されることで、部品１６の三次元モデルが作成される。 【００１４】ここで、部品の三次元形状測定に基づいて
ＣＡＥ解析の適用可能なソリッドモデルを作成する方法
について、図３のフローチャートを参照して簡単に説明
する。なお、この方法については、本願発明者らによる
特願２００２−１５０９４５号「三次元モデル作成方法
及びシステム」に詳細に記載されている。 【００１５】まず、三次元形状測定装置１８を用いて、
部品の表面形状の測定を行う（Ｓ８０）。本実施形態で
は、部品１６を塗装するようにラインスキャナ１２を手
動で動かして、表面形状の点群データを取得する。この
方式は、一方向からレーザ光を部品に照射する方式に比
べて、部品の三次元形状をよりよく表現できるという利
点がある。部品が大きなものである場合は、姿勢変更が
極力少なくなるように効率的な測定姿勢を考えて測定す
る。 【００１６】取得された点群データは前処理部２０に送
られ、位置合わせ、複数方向からのデータの統合、床面
等の不要な点群データの削除といった前処理を施される
（Ｓ８１）。 【００１７】一般に、この点群データは部品が比較的簡
単な形状であっても数十万点以上のデータ量となるの
で、ＣＡＤシステム３０に直接取り込むことができな
い。そこで、サーフェスデータ作成部２２により、前処
理済みの点群データからサーフェスが作成される（Ｓ８
２）。点群データからサーフェスを作成するには種々の
方法がある。本実施形態では、点群データに含まれてい
るノイズを除去し、計算時間を短縮するために適宜デー
タの間引きを行った後、ポリゴン化を実行する。そし
て、不良ポリゴンの削除、平滑化、穴埋め、エッジの修
正等の修正を施し、ポリゴンの特徴線を抽出し、さらに
サーフェスで表現できるように面の構成を整える。そし
て、それぞれの面に対しグリッドを作成し、グリッドを
元にサーフェスを作成する。以上の一連の処理は、既知
のサーフェス自動生成ソフトウェアを用いて行うことが
できる。サーフェスのデータは、ベジエ曲面、ＮＵＲＢ
Ｓ曲面等の数学的表現で保持される。 【００１８】続いて、サーフェスから閉じたフェースを
作成する（Ｓ８３）。作成したフェースからボリューム
を作成し（Ｓ８４）、ボリュームからソリッドを作成し
て（Ｓ８５）、ソリッドモデルが作成される。 【００１９】このように点群データからソリッドモデル
を作成するほかに、ユーザは、三次元ＣＡＤシステム３
０を対話的に操作することによって、平面図等により設
計された部品をソリッドモデル化することもできる。こ
の過程は、任意の方法によって行うことができる。 【００２０】図１に戻り、ＣＡＥシステム３２は、ＣＡ
Ｄシステム３０により作成されたソリッドモデルをメッ
シュ分割するプリプロセッサと、有限要素法等により解
析計算を行うソルバと、計算結果の図表化等の後処理工
程を行うポストプロセッサから構成される。当業者には
周知のように、ソリッドモデルに対するＣＡＥ解析は、
トランスミッションケースのような複雑な形状のモデル
についても略自動で行うことができる。ＣＡＥシステム
３２は、具体的には中央処理装置、大容量記憶装置、入
力装置、ディスプレイ装置等から構成される。これらの
構成要素はＣＡＤシステム３０と別個であっても共通で
あっても良い。 【００２１】次に図２のフローチャートを参照して、本
発明による機能品質検査方法を説明する。 【００２２】設計者は、まずＣＡＤシステム３０を使用
して、製作する部品の設計図面としてソリッドモデル
（以下「設計時のソリッドモデル」と呼ぶ）を作成する
（Ｓ６０）。続いて、ＣＡＥシステム３２を使用してこ
のソリッドモデルに対して強度解析、応力解析、固有値
解析等のＣＡＥ解析を行う（Ｓ６１）。ＣＡＥ解析の結
果、強度や振動特性等について所望の機能を有している
ことを確認すると、設計時のソリッドモデルを元にして
部品の鋳造型として金型を製作し、金型を使用して製作
された鋳造品に機械加工を施して、部品のテストロット
品を製作する（Ｓ６２）。鋳造型は金型に限らず砂型で
も良い。 【００２３】次に、三次元形状測定装置１０を用いて部
品のテストロット品の形状を測定し（Ｓ６３）、ソリッ
ドモデルを作成する（Ｓ６４）。Ｓ６０で作成した設計
時のソリッドモデルと区別するために、Ｓ６４で作成し
たソリッドモデルを以下では「部品ベースのソリッドモ
デル」と呼ぶ。 【００２４】この部品ベースのソリッドモデルに対し、
ＣＡＥシステム３２を用いて強度解析、応力解析、固有
値解析等のＣＡＥ解析を行う（Ｓ６５）。ＣＡＥ解析結
果は、ＣＡＥシステム３２のディスプレイ上にステップ
Ｓ６１で行ったＣＡＥ解析結果と並べて表示することが
できる。設計者は、２つの解析結果を比較して、所望の
機能が発揮されているかを検査する（Ｓ６６）。 【００２５】ＣＡＥシステム３２のディスプレイ上に表
示されるＣＡＥ解析結果の比較の一例を図４に示す。図
４において、上段はトランスミッションケースの設計時
（Ｓ６０）のソリッドモデル(a)とそのモデルに対する
応力解析（Ｓ６１）の結果(b)であり、下段はそのテス
トロット品について作成した（Ｓ６４）部品ベースのソ
リッドモデル(c)とそのモデルに対する応力解析（Ｓ６
５）の結果(d)を示している。(b)と(d)はコンター図で
あり、色の濃淡によって応力の大きさを表現している。 【００２６】まず設計時のソリッドモデル(a)と部品ベ
ースのソリッドモデル(c)を比較すると、形状に違いは
ほとんど見られない。それに対し、応力解析結果のコン
ター図である(b)と(d)を比較すると、濃淡の様子が大き
く異なっていることがわかる。これは、加工の際の軸心
のずれ等によって、トランスミッションケースの各部に
おける荷重条件が異なってしまったためと考えられ、従
って機能検査は不合格となる。このような部品の製作過
程から生じる不具合は、従来の部品表面の形状検査のみ
で把握することは不可能である。 【００２７】なお、２つのＣＡＥ解析結果を並べて表示
する代わりに、部品の同一の位置での解析値の差を色の
濃淡で表示するようにしても良い。 【００２８】以上述べたように、設計時のソリッドモデ
ルと部品ベースのソリッドモデルのＣＡＥ解析結果を比
較する機能検査によって、製作過程から生じる不具合等
も検査することができる。 【００２９】図３に戻り、ステップＳ６６の機能検査が
不合格の場合、部品製作のプロセス、例えば機械加工の
見直しを行い、再度テストロット品の形状の作り込みを
行う（Ｓ６２）。そして、再びそのテストロット品の三
次元形状を測定し、上述のＣＡＥ解析を実行し、機能検
査を行う（Ｓ６３〜Ｓ６６）。このように微細な修正を
行った場合でも、再度製作したテストロット品の三次元
形状の測定結果からＣＡＥ解析を行うことで、修正によ
る機能の改善の効果を容易に確認できる。 【００３０】ステップＳ６６の機能検査で所望の機能が
得られた場合は、確認テスト用の部品を製作し（Ｓ６
７）、この部品を用いて最終的な確認テストを行う（Ｓ
６８）。この確認テストは、実機に部品を組み上げた状
態での耐久試験であり、長期に亘る信頼性の確認を行う
ものである。確認テストで問題が無いことが確認された
後、本格的な部品製作（量産）が行われる（Ｓ６９）。 【００３１】本発明の機能品質検査方法によれば、従来
は部品を組み立ててからしか行えなかった機能品質検査
を中間段階で実行し、テストロット品の修正にフィード
バックさせることができる。これは、従来の二次元製図
や三次元ＣＡＤシステムを用いた設計とは異なる新しい
設計手法であると言える。また、従来の形状検査の代わ
りに本発明による機能検査を採用することによって、よ
り高度な品質保証が可能になる。 【００３２】以上本発明の一実施形態について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
ＣＡＥ解析は図４に示したような応力解析に限らず、他
の任意の解析による機能検査を行うことができる。ま
た、部品の種類についても、ＣＡＤによりソリッドモデ
ルが作成可能であれば限定されない。 【００３３】 【発明の効果】この形態によれば、設計時のソリッドモ
デルとテストロット品の三次元形状データから作成した
ソリッドモデルのＣＡＥ解析結果を比較することで、部
品の表面形状のみならず機能品質も評価することがで
き、高い品質保証が実現される。さらに、各部品を組み
立てることなく、部品単位での機能品質検査が可能とな
る。
法に関し、より詳細には製作した部品の形状のみならず
機能まで検査する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、コンピュータ技術の飛躍的な発展
に伴い、機械設計にはＣＡＥ（Computer Aided Enginee
ring）による解析技術が盛んに使用されている。例え
ば、本願発明者らによる特開２００２−９２０４２号公
報は、ソリッドモデルを利用した製品の開発フローを効
率化する製品設計方法を開示している。この方法によれ
ば、設計の段階において詳細形状を盛り込んだソリッド
モデルを作成し、このモデルに対してＣＡＥ解析を行い
諸機能の検査をするので、ＣＡＥ解析のためだけのラフ
モデルを三次元ＣＡＤ上に作成する必要が無く、工程の
削減につながり、ひいては開発期間の短縮及びコストの
低下につなげられるとしている。 【０００３】また、近年、製作した部品の三次元形状を
コンピュータ内部にモデル化するための三次元形状測定
装置が登場し、部品の形状検査に大きな成果を上げてい
る。三次元形状測定装置を用いた形状検査手法として
は、例えば特開２０００−２３５５９４号公報がある。
この発明は、設計寸法値と測定寸法値とを照合して得ら
れる測定寸法値それぞれの合否を視覚的に表示すること
のできるＣＡＤシステム及び検査方法を提供しており、
合否に応じて寸法値の色を変えて表示するので、設計者
は簡単に寸法の不具合を発見することができるとしてい
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このように、従来から
三次元形状測定装置とＣＡＤシステムを連係させた形状
検査は行われていた。しかし、製作した部品の表面形状
が設計通りであっても、製作工程で適切な加工が行われ
ないとその部品に必要な機能が得られないことがある。
例えば、自動車部品のトランスミッションケースのよう
に、鋳造品に加工を施して完成する複雑な形状を持つ部
品では、軸心や端面の加工時に部品を保持する軸心が傾
いてしまうことがある。 【０００５】このような不具合はテストロット品の製作
時点ではわからず、テストロット品を実機に組み立てて
行う強度テスト等により初めて発見されるので、再びテ
ストロット品の製作工程から始めなければならず、開発
期間の長期化を招いていた。 【０００６】上記課題に鑑みて、本発明は、テストロッ
ト品の形状を三次元データ化し、この三次元データを元
にしたソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を実行し、設
計時のＣＡＥ解析結果と比較することにより、機能の差
を容易に捉え、対処方法の推定を容易にすることで開発
の短縮化を図る、部品の機能品質検査方法を提供するこ
とを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、三次元形状測
定装置による測定で得られた部品の三次元形状データを
ソリッドモデル化し、ＣＡＥ解析により応力値、剛性
値、固有値等の設計上必要とされる機能値を検査する方
法である。 【０００８】本発明の一実施形態は、三次元ＣＡＤを使
用して、製作する部品のソリッドモデルを作成する工程
と、前記ソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を行う工程
と、前記ソリッドモデルを元にして部品のテストロット
品を製作する工程と、製作したテストロット品の形状を
三次元形状測定する工程と、前記三次元形状測定に基づ
いて第２のソリッドモデルを作成する工程と、前記第２
のソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を行う工程と、前
記２つのＣＡＥ解析の結果を比較表示する工程を含む。 【０００９】この形態によれば、設計時のソリッドモデ
ルとテストロット品の三次元形状データから作成したソ
リッドモデルのＣＡＥ解析結果を比較表示することで、
部品の表面形状のみならず機能品質も評価することがで
き、高い品質保証が実現する。 【００１０】 【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
る機能品質検査方法の実施に適合したシステムの全体構
成である。 【００１１】三次元形状測定装置１０は、レーザ光を部
品１６に照射してその反射光から部品の表面までの距離
を計測するラインスキャナ１２と、ラインスキャナ１４
の姿勢情報を取り込む姿勢計測器１４と、双方に接続さ
れる点群データ作成部１８から構成される。点群データ
作成部１８は、ラインスキャナ１２から送られる距離情
報と姿勢計測器１４から送られる姿勢情報から、部品１
６の表面上の測定点を三次元座標で表す点群データを計
算する。三次元形状測定装置１０は、上記のようなレー
ザ方式でなくプローブを部品に当接して表面形状を計測
するものでも良い。 【００１２】点群データは、不要な点の削除等の処理を
行う前処理部２０を経て、サーフェスデータ作成部２２
へ送られる。サーフェスデータ作成部２２は、点群デー
タからサーフェスを作成し、三次元ＣＡＤシステム３０
へ送る。 【００１３】ＣＡＤシステム３０は、具体的には中央処
理装置、大容量記憶装置、入力装置、ディスプレイ装置
等から構成されるが、図１では、フェースデータ作成部
２４、ボリューム作成部２６、及びソリッドデータ作成
部２８からなる各機能ブロックにより表している。サー
フェスデータ作成部２２から送られたサーフェスは、こ
れら各部によって順に処理を施され、ソリッドへと変換
されることで、部品１６の三次元モデルが作成される。 【００１４】ここで、部品の三次元形状測定に基づいて
ＣＡＥ解析の適用可能なソリッドモデルを作成する方法
について、図３のフローチャートを参照して簡単に説明
する。なお、この方法については、本願発明者らによる
特願２００２−１５０９４５号「三次元モデル作成方法
及びシステム」に詳細に記載されている。 【００１５】まず、三次元形状測定装置１８を用いて、
部品の表面形状の測定を行う（Ｓ８０）。本実施形態で
は、部品１６を塗装するようにラインスキャナ１２を手
動で動かして、表面形状の点群データを取得する。この
方式は、一方向からレーザ光を部品に照射する方式に比
べて、部品の三次元形状をよりよく表現できるという利
点がある。部品が大きなものである場合は、姿勢変更が
極力少なくなるように効率的な測定姿勢を考えて測定す
る。 【００１６】取得された点群データは前処理部２０に送
られ、位置合わせ、複数方向からのデータの統合、床面
等の不要な点群データの削除といった前処理を施される
（Ｓ８１）。 【００１７】一般に、この点群データは部品が比較的簡
単な形状であっても数十万点以上のデータ量となるの
で、ＣＡＤシステム３０に直接取り込むことができな
い。そこで、サーフェスデータ作成部２２により、前処
理済みの点群データからサーフェスが作成される（Ｓ８
２）。点群データからサーフェスを作成するには種々の
方法がある。本実施形態では、点群データに含まれてい
るノイズを除去し、計算時間を短縮するために適宜デー
タの間引きを行った後、ポリゴン化を実行する。そし
て、不良ポリゴンの削除、平滑化、穴埋め、エッジの修
正等の修正を施し、ポリゴンの特徴線を抽出し、さらに
サーフェスで表現できるように面の構成を整える。そし
て、それぞれの面に対しグリッドを作成し、グリッドを
元にサーフェスを作成する。以上の一連の処理は、既知
のサーフェス自動生成ソフトウェアを用いて行うことが
できる。サーフェスのデータは、ベジエ曲面、ＮＵＲＢ
Ｓ曲面等の数学的表現で保持される。 【００１８】続いて、サーフェスから閉じたフェースを
作成する（Ｓ８３）。作成したフェースからボリューム
を作成し（Ｓ８４）、ボリュームからソリッドを作成し
て（Ｓ８５）、ソリッドモデルが作成される。 【００１９】このように点群データからソリッドモデル
を作成するほかに、ユーザは、三次元ＣＡＤシステム３
０を対話的に操作することによって、平面図等により設
計された部品をソリッドモデル化することもできる。こ
の過程は、任意の方法によって行うことができる。 【００２０】図１に戻り、ＣＡＥシステム３２は、ＣＡ
Ｄシステム３０により作成されたソリッドモデルをメッ
シュ分割するプリプロセッサと、有限要素法等により解
析計算を行うソルバと、計算結果の図表化等の後処理工
程を行うポストプロセッサから構成される。当業者には
周知のように、ソリッドモデルに対するＣＡＥ解析は、
トランスミッションケースのような複雑な形状のモデル
についても略自動で行うことができる。ＣＡＥシステム
３２は、具体的には中央処理装置、大容量記憶装置、入
力装置、ディスプレイ装置等から構成される。これらの
構成要素はＣＡＤシステム３０と別個であっても共通で
あっても良い。 【００２１】次に図２のフローチャートを参照して、本
発明による機能品質検査方法を説明する。 【００２２】設計者は、まずＣＡＤシステム３０を使用
して、製作する部品の設計図面としてソリッドモデル
（以下「設計時のソリッドモデル」と呼ぶ）を作成する
（Ｓ６０）。続いて、ＣＡＥシステム３２を使用してこ
のソリッドモデルに対して強度解析、応力解析、固有値
解析等のＣＡＥ解析を行う（Ｓ６１）。ＣＡＥ解析の結
果、強度や振動特性等について所望の機能を有している
ことを確認すると、設計時のソリッドモデルを元にして
部品の鋳造型として金型を製作し、金型を使用して製作
された鋳造品に機械加工を施して、部品のテストロット
品を製作する（Ｓ６２）。鋳造型は金型に限らず砂型で
も良い。 【００２３】次に、三次元形状測定装置１０を用いて部
品のテストロット品の形状を測定し（Ｓ６３）、ソリッ
ドモデルを作成する（Ｓ６４）。Ｓ６０で作成した設計
時のソリッドモデルと区別するために、Ｓ６４で作成し
たソリッドモデルを以下では「部品ベースのソリッドモ
デル」と呼ぶ。 【００２４】この部品ベースのソリッドモデルに対し、
ＣＡＥシステム３２を用いて強度解析、応力解析、固有
値解析等のＣＡＥ解析を行う（Ｓ６５）。ＣＡＥ解析結
果は、ＣＡＥシステム３２のディスプレイ上にステップ
Ｓ６１で行ったＣＡＥ解析結果と並べて表示することが
できる。設計者は、２つの解析結果を比較して、所望の
機能が発揮されているかを検査する（Ｓ６６）。 【００２５】ＣＡＥシステム３２のディスプレイ上に表
示されるＣＡＥ解析結果の比較の一例を図４に示す。図
４において、上段はトランスミッションケースの設計時
（Ｓ６０）のソリッドモデル(a)とそのモデルに対する
応力解析（Ｓ６１）の結果(b)であり、下段はそのテス
トロット品について作成した（Ｓ６４）部品ベースのソ
リッドモデル(c)とそのモデルに対する応力解析（Ｓ６
５）の結果(d)を示している。(b)と(d)はコンター図で
あり、色の濃淡によって応力の大きさを表現している。 【００２６】まず設計時のソリッドモデル(a)と部品ベ
ースのソリッドモデル(c)を比較すると、形状に違いは
ほとんど見られない。それに対し、応力解析結果のコン
ター図である(b)と(d)を比較すると、濃淡の様子が大き
く異なっていることがわかる。これは、加工の際の軸心
のずれ等によって、トランスミッションケースの各部に
おける荷重条件が異なってしまったためと考えられ、従
って機能検査は不合格となる。このような部品の製作過
程から生じる不具合は、従来の部品表面の形状検査のみ
で把握することは不可能である。 【００２７】なお、２つのＣＡＥ解析結果を並べて表示
する代わりに、部品の同一の位置での解析値の差を色の
濃淡で表示するようにしても良い。 【００２８】以上述べたように、設計時のソリッドモデ
ルと部品ベースのソリッドモデルのＣＡＥ解析結果を比
較する機能検査によって、製作過程から生じる不具合等
も検査することができる。 【００２９】図３に戻り、ステップＳ６６の機能検査が
不合格の場合、部品製作のプロセス、例えば機械加工の
見直しを行い、再度テストロット品の形状の作り込みを
行う（Ｓ６２）。そして、再びそのテストロット品の三
次元形状を測定し、上述のＣＡＥ解析を実行し、機能検
査を行う（Ｓ６３〜Ｓ６６）。このように微細な修正を
行った場合でも、再度製作したテストロット品の三次元
形状の測定結果からＣＡＥ解析を行うことで、修正によ
る機能の改善の効果を容易に確認できる。 【００３０】ステップＳ６６の機能検査で所望の機能が
得られた場合は、確認テスト用の部品を製作し（Ｓ６
７）、この部品を用いて最終的な確認テストを行う（Ｓ
６８）。この確認テストは、実機に部品を組み上げた状
態での耐久試験であり、長期に亘る信頼性の確認を行う
ものである。確認テストで問題が無いことが確認された
後、本格的な部品製作（量産）が行われる（Ｓ６９）。 【００３１】本発明の機能品質検査方法によれば、従来
は部品を組み立ててからしか行えなかった機能品質検査
を中間段階で実行し、テストロット品の修正にフィード
バックさせることができる。これは、従来の二次元製図
や三次元ＣＡＤシステムを用いた設計とは異なる新しい
設計手法であると言える。また、従来の形状検査の代わ
りに本発明による機能検査を採用することによって、よ
り高度な品質保証が可能になる。 【００３２】以上本発明の一実施形態について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
ＣＡＥ解析は図４に示したような応力解析に限らず、他
の任意の解析による機能検査を行うことができる。ま
た、部品の種類についても、ＣＡＤによりソリッドモデ
ルが作成可能であれば限定されない。 【００３３】 【発明の効果】この形態によれば、設計時のソリッドモ
デルとテストロット品の三次元形状データから作成した
ソリッドモデルのＣＡＥ解析結果を比較することで、部
品の表面形状のみならず機能品質も評価することがで
き、高い品質保証が実現される。さらに、各部品を組み
立てることなく、部品単位での機能品質検査が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の機能品質検査方法の使用に適合したシ
ステムの概略構成図である。 【図２】本発明を利用した部品開発プロセスを示すフロ
ーチャートである。 【図３】ソリッドモデル作成方法を説明するフローチャ
ートである。 【図４】ＣＡＥ解析結果の比較の一例を示す図である。 【符号の説明】 １０ 三次元形状測定装置 １６ 部品 １８ 前処理部 ２０ サーフェスデータ作成部 ３０ ＣＡＤシステム ３２ ＣＡＥシステム
ステムの概略構成図である。 【図２】本発明を利用した部品開発プロセスを示すフロ
ーチャートである。 【図３】ソリッドモデル作成方法を説明するフローチャ
ートである。 【図４】ＣＡＥ解析結果の比較の一例を示す図である。 【符号の説明】 １０ 三次元形状測定装置 １６ 部品 １８ 前処理部 ２０ サーフェスデータ作成部 ３０ ＣＡＤシステム ３２ ＣＡＥシステム
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F069 AA04 AA66 GG04 GG07 GG11
GG59 HH09 NN00 NN18
5B046 AA05 JA08
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】三次元ＣＡＤを使用して、製作する部品の
ソリッドモデルを作成する工程と、 前記ソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を行う工程と、 前記ソリッドモデルを元にして部品のテストロット品を
製作する工程と、 製作したテストロット品の形状を三次元形状測定する工
程と、 前記三次元形状測定に基づいて第２のソリッドモデルを
作成する工程と、 前記第２のソリッドモデルに対してＣＡＥ解析を行う工
程と、 前記２つのＣＡＥ解析の結果を比較表示する工程と、 を含む部品の機能品質検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002157896A JP4007857B2 (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 三次元ソリッドモデルによる機能品質検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002157896A JP4007857B2 (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 三次元ソリッドモデルによる機能品質検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003344042A true JP2003344042A (ja) | 2003-12-03 |
| JP4007857B2 JP4007857B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=29773530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002157896A Expired - Fee Related JP4007857B2 (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 三次元ソリッドモデルによる機能品質検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4007857B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009526326A (ja) * | 2006-02-10 | 2009-07-16 | ザ・ボーイング・カンパニー | 構造およびシステムの変更のための非ラインオブサイトリバースエンジニアリング |
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| WO2013138331A1 (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | United Technologies Corporation | A method for inspecting a manufacturing device |
| CN103808286A (zh) * | 2012-11-08 | 2014-05-21 | 谢荣 | 一种基于全站仪的钢结构三维精度检测分析方法及其应用 |
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| CN111861147A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-30 | 北京航空航天大学 | 一种复杂零件制造全过程的数字化检测方法及系统 |
-
2002
- 2002-05-30 JP JP2002157896A patent/JP4007857B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4007857B2 (ja) | 2007-11-14 |
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