JP2005127871A

JP2005127871A - ３次元ワークの寸法測定方法

Info

Publication number: JP2005127871A
Application number: JP2003363996A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Otani; 展之大谷; Tomonori Okada; 智仙岡田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】３次元のワーク成形素材の寸法測定方法の改良を図る。
【解決手段】３次元ワーク成形素材１の各点を測定してデータＳ_１を作成し、素材形状３次元ＣＡＤモデルＭ_１と完成形状３次元ＣＡＤモデルＭ_２とを設計形状の位置で変換し、成形素材測定データＳ_１と完成形状３次元ＣＡＤモデルＭ_２の間の寸法をソフト上で自動計算の上、導き出し、加工代数値Ｃ_１を算出する。そして、加工代が最適な加工代Ｃ_２と加工代が過分又は不足する加工代Ｃ_３を選別表示する。(例：カラーチャート表示)
【選択図】図１

Description

本発明は、３次元ワークの寸法測定方法に関する。

３次元ワークのケガキ作業は、プレス成形用金型上に、素材を置いて、金型に対して取代、曲りを確認し、金型上での位置を決め、金型の基準から加工中心位置のケガキを手動で行っていた。ケガキ後、機械テーブル上で取代確認を行い、その確認結果を元にケガキ線に対して加工中心線位置を調整して心出しを行い、加工を行っていた。また、従来の３次元計測技術では、素材を測定し、その測定データと素材３次元ＣＡＤモデルを形状が近似する位置でフィットし、その状態で測定データと素材３次元ＣＡＤモデルの形状精度の比較を行っていた。

この種の技術は、例えば、下記の非特許文献に開示されている。
雑誌「ターボ機械」第２８巻第５号第４５頁〜第５０頁２０００年５月、日本工業出版社雑誌「光技術コンタクト」Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．２（２００１）、第１１８頁〜第１２５頁

金型上に素材を置いての確認を行う場合、金型の型がある枠の部分は、曲り、加工代の確認が出来るが、型肉が無い部分や素材を載せて目で見えない部分は確認を行うことが出来ない。また、素材が金型の形状と比較して加工代が取れると判断を行っても数値的には導き出せなかった。また、生産性を向上させるため、素材を金型上での位置から傾けた位置で加工を行おうとする場合に正確なケガキを行うことが出来ない。

そこで本発明は、３次元ワーク成形素材を測定装置により測定し、測定結果を３次元ワークの成形素材３次元ＣＡＤモデルに重ね合わせて最適化を図る。そして、この結果を３次元ワークの完成形状３次元ＣＡＤモデルに置きかえて加工代偏差を算出し、成形素材の測定データと比較して、加工代を自動的に確認することで、上述した従来の不具合を解消するものである。

本発明の３次元ワークの寸法測定方法は、３次元ワークの成形素材を３次元方向から測定する工程と、成形素材の測定データと成形素材の３次元ＣＡＤモデルをベストフィットする工程と、成形素材の３次元ＣＡＤモデルと完成形状の３次元ＣＡＤモデルを差し替えて成形素材の測定データと完成形状の３次元ＣＡＤモデル間で加工代偏差を算出する工程と、完成形状３次元ＣＡＤモデルの中に、位置基準となる３次元データを読込み読込んだ３次元データをオフセット回転移動する工程と、位置基準となるケガキ位置をレーザポインタでパネル上に割出し、ケガキを実施する工程と、を備えるものである。

本発明による効果は、自動ケガキの実現、加工代確認の数値化、機械側での心出し調整レス、オフセットケガキ等が挙げられる。

以下本発明の一実施例を図１から図７により説明する。図１において、１は本発明の加工対象の３次元ワーク成形素材の斜視図である。

成形素材１は、鋼板材をプレスで曲げたので、曲面構造を有する。

図２は、本発明の測定方法に使用される測定装置の概要を示す斜視図である。

測定装置１０は、床面上に固定されるベース１２と、ベース１２により支持される本体１４の上部に取付けられる測定ヘッド２０を備える。
この測定ヘッド２０は、本体１４に対して水平方向及び垂直方向に首振り旋回動を行うことができ、レーザ等の測定手段２２を備える。

この測定ヘッドは、測定対象の３次元ワーク成形素材１に非接触で成形素材の各点の座標位置を検出する。

図３は、測定装置１０により測定された多数のスポットの測定データＳ_１と素材形状３次元ＣＡＤモデルＭ_１とのフイット状況を示したもので、両者のフイットは最小２乗法に基ずく論法でソフト上で実施され、両者の形状が最も近似される位置でフイットされる。

図４は、完成形状３次元ＣＡＤモデルＭ_１と成形素材測定データＳ_１の間の加工代偏差算出状況を示しているものである。前項に記載したフイット作業の後に、素材形状３次元ＣＡＤモデルＭ_１と完成形状３次元ＣＡＤモデルＭ_２とを設計形状の位置で変換し、成形素材測定データＳ_１と完成形状３次元ＣＡＤモデルＭ_２の間の寸法をソフト上で自動計算の上、導き出し、加工代数値Ｃ_１を算出する。そして、加工代が最適な加工代Ｃ_２と加工代が過分又は不足する加工代Ｃ_３を選別表示する。(例：カラーチャート表示)

しかしながら、前項の作業だけでは、素材表面全体で加工代が最適にならない場合があり、任意の基準(例：素材重心Ｇ_１)を中心として、完成形状３次元ＣＡＤモデルＭ_２を基準点Ｇ_１の回りに平行、回転移動を行い、再び、加工代偏差算出を行い、加工代が最適になる位置を導き出す。

図５は、ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルの挿入状況を示している。ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルＭ_５は、平面ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルＭ_３と高さケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルＭ_４を合成してつくられる。前項までの作業で加工代が最適な位置を導き出した後、完成形状３次元ＣＡＤモデルにケガキ位置３次元ＣＡＤモデルＭ_５を設計形状の位置で組込みを行う。ケガキ位置３次元ＣＡＤモデルＭ_５と測定点群データＳ_１との交点をソフト上で求め、ケガキ位置を割出す。

図６は、ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルのオフセット状況を示している。これは、加工を行う上で生産性を向上させるため、金型に載せた位置に対してワークを傾けて加工したい時に、ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルを挿入後、任意の基準(例：ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルの交点Ｋ_１)の回りに任意の角度α_１回転移動させ、測定点群データＳ_１との交点をソフト上で求め、ケガキ位置を割出す。

そして、指示装置(例：レーザポインタ)を使用して、成形素材の機械加工部に加工機にセットするための基準点等の必要なケガキを施す。

図７は本発明の処理のフロー図である。

ステップＳ１０でスタートした処理は、ステップＳ１１で成形素材を測定する。次に、ステップＳ１２で測定した素材測定データと素材形状３次元ＣＡＤモデルとをフイットする。

成形素材３次元ＣＡＤモデルと完成形状３次元ＣＡＤモデルとを設計形状の位置で変換を行い、変換後、素材測定データと完成形状３次元ＣＡＤモデルとの間の加工代偏差算出を行う（ステップＳ１３）。

さらに、ステップＳ１４で加工代の最適化を図るため、素材重心等の任意の中心回りに、完成形状３次元ＣＡＤモデルを平行、回転移動させ、再度、加工代偏差算出を行う。

最適な条件を導き出した後に、ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルを完成形状３次元ＣＡＤモデルの中に組込む（ステップＳ１５）。素材を金型に対して傾けて加工しようとする場合は、傾き量分、位置基準３次元ＣＡＤモデルをオフセットする（ステップＳ１６）。ステップＳ１７で位置基準と素材測定データの交点をソフト上で求め、ケガキ位置を割り出す。

割り出した位置を指示装置(例：レーザポインタ)により、ケガキを行い、ステップＳ１８で処理を完了する。

本発明を適用する３次元ワークの斜視図。３次元ワーク成形素材の測定を示す斜視図。素材測定点群データと素材形状３次元ＣＡＤモデルとのフイットの説明図。素材測定点群データと完成形状３次元ＣＡＤモデル加工偏差算出の図。ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデル挿入の説明図。ケガキ位置基準３次元ＣＡＤモデルオフセットの説明図。本発明による処理のフロー図。

符号の説明

１成形素材
１０測定装置
Ｓ_１素材測定点群データ
Ｍ_１素材形状３次元ＣＡＤモデル
Ｍ_２完成形状
Ｍ_３平面ケガキ位置基準
Ｍ_４高さケガキ位置基準

Claims

３次元ワークの成形素材を３次元方向から測定する工程と、
成形素材の測定データと成形素材の３次元ＣＡＤモデルをベストフィットする工程と、
成形素材の３次元ＣＡＤモデルと完成形状の３次元ＣＡＤモデルを差し替えて成形素材の測定データと完成形状の３次元ＣＡＤモデル間で加工代偏差を算出する工程と、
完成形状３次元ＣＡＤモデルの中に、位置基準となる３次元データを読込み読込んだ３次元データをオフセット回転移動する工程と、
位置基準となるケガキ位置をレーザポインタでパネル上に割出し、ケガキを実施する工程と、
を備える３次元ワークの寸法測定方法。