JP2010039977A

JP2010039977A - 解析モデル作成方法

Info

Publication number: JP2010039977A
Application number: JP2008205201A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hisai; 研司久井; Hidemine Morikawa; 秀峰森川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】実際の成形品の厚みが再現可能な解析精度の高い解析モデルを作成することができる解析モデル作成方法を提供する。
【解決手段】
成形品Ｐの形状を三次元測定して形状データを取得し（ＳＴＥＰ１１）、取得した形状データを成形品Ｐの厚みを規定する二面に分離し（ＳＴＥＰ１３）、分離した二面間の偏差を厚みデータとして算出して（ＳＴＥＰ１４）、該厚みデータを形状データに関連付ける（ＳＴＥＰ１５）。一方、ＣＡＤデータから成形品の形状モデルを作成する（ＳＴＥＰ２２）。そして、形状モデルと形状データとを対応付け（ＳＴＥＰ３１）、該対応付けに従って、形状データに関連付けられた厚みデータを形状モデルに付与することで（ＳＴＥＰ３２）、解析モデルを作成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、成形品の形状を解析するための解析モデルを作成する解析モデル作成方法に関する。

従来の解析モデル作成方法は、特許文献１に示すように、成形品の表面に対応する固定型の面と、成形品の裏面に対応する可動型の面とをそれぞれ三次元測定することにより点群データを取得し、各点群データからそれぞれの実測モデルを作成し、各実測モデルの節点間の離間距離を板厚として算出すると共に、各実測モデルを型合せ部分で一致させて、解析モデルを作成する。
特開２００５―１９６２４５号公報

従来の解析モデルによれば、金型の三次元測定により簡易に解析モデルを作成することが出来るものの、実際の型締力の影響や２つの型の間の貼り合せに生じる誤差を考慮することができず、正確な板厚を得ることができないという問題があった。

以上の事情に鑑みて、本発明は、実際の成形品の厚みが再現可能な解析精度の高い解析モデルを作成することができる解析モデル作成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明の解析モデル作成方法は、成形品の形状を解析するための解析モデルを作成する解析モデル作成方法であって、前記成形品の形状を三次元測定して形状データを取得する測定工程と、前記測定工程で取得した形状データを前記成形品の厚みを規定する二面に分離する分離工程と、前記分離工程で分離された二面間の偏差を厚みデータとして算出する厚み算出工程と、前記厚み算出工程で算出された厚みデータを前記測定工程で取得した形状データに関連付ける厚み関連付け工程と、前記成形品に関するＣＡＤデータから前記成形品の形状モデルを作成する形状モデル作成工程と、前記形状モデル作成工程で作成された形状モデルと、前記測定工程で取得された形状データとを対応付けるモデル対応付け工程と、前記モデル対応付け工程での対応付けに従って、前記形状データに関連付けられた厚みデータを前記形状モデルに付与して前記解析モデルを作成する厚み付与工程とを備えることを特徴とする。

第１発明の解析モデル作成方法によれば、実際の成形品の形状を三次元測定した形状データから該成形品の厚みデータを算出し、該厚みデータを形状データに関連付ける。次いで、該形状データをＣＡＤデータから作成された形状モデルに対応付け、該対応付けに従って、形状データに関連付けられた厚みデータを形状モデルに付与することで、解析モデルを作成する。

これにより、実際の成形品に基づく厚みデータを付与した解析モデルを作成することができ、実際の型締力の影響や２つの型の間の貼り合せに生じる誤差を解析モデルに反映させることができる。このように、実際の成形品の厚みが再現可能な解析精度の高い解析モデルを作成することができる。

第２発明の解析モデル作成方法は、第１発明の解析モデル作成方法において、前記モデル対応付け工程では、前記形状モデルから導出される該形状モデルの座標点群と、前記形状データから導出される該形状データの座標点群とを対応付け、前記厚み付与工程では、前記形状モデルの座標点群うちで前記形状データの座標点に最も近い座標点に、該形状データに関連付けられた厚みデータを付与することを特徴とする。

第２発明の解析モデル作成方法によれば、形状モデルおよび形状データをそれぞれ座標点群として対応付け、形状データに関連付けられた厚みデータをその座標点に最も近い形状モデルの座標点に付与する。これにより、厚みデータを形状モデルの適切な位置に簡易に付与することができ、実際の成形品の厚みが再現可能な解析精度の高い解析モデルを作成することができる。

第３発明の解析モデル作成方法は、第１または第２発明の解析モデル作成方法において、前記厚み関連付け工程では、前記厚み算出工程で算出された厚みデータを、前記分離工程で分離された二面のうちの一面の形状データに関連付け、前記モデル対応付け工程では、前記関連付け工程で厚みデータが関連付けられた一面の形状データと、該一面に対応した形状モデルの部位とを対応付けることを特徴とする。

第３発明の解析モデル作成方法によれば、厚み関連付け工程では、厚みデータを形状データの一面に関連付ける。例えば、成形品が板体の場合には、表面または裏面のいずれか一方の面に厚みデータを関連づけて持たせる。また、成形品がバンパーのように外面と内面がある場合には、外面または内面のいずれか一方の面に厚みデータを関連付けて持たせる。そして、モデル対応付け工程では、厚み関連付け工程で厚みデータが関連付けられた面と、これに対応した形状モデルの部位との対応付けを行う。例えば、厚みデータが成形品の表面の形状データに対応付けられている場合には、形状モデルの表面部位を抽出して、これらの対応付けを行う。また、厚みデータが成形品の外面の形状データに対応付けられている場合には、形状モデルの外面部位を抽出して、これらの対応づけを行う。これにより、形状データと形状モデルとを高精度で対応付けることができると共に、厚みデータを確実に形状モデルに付与することができ、実際の成形品の厚みが再現可能な解析精度の高い解析モデルを作成することができる。

本発明の一実施形態として、樹脂成形品の形状を解析するための解析モデルを作成する解析モデル作成システムおよびこれによって実行される解析モデル作成方法ついて、図１〜図５を参照して説明する。

まず、図１を参照して、全体的な構成について説明する。本実施の形態の解析モデル作成システムは、コントローラ１と、コントローラ１に接続された三次元測定器２とを備える。

コントローラ１は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの汎用コンピュータシステムからなる演算処理装置であって、少なくもポリゴンデータ処理部１１と、点群データ処理部１２とを備える。また、コントローラ１は、表示部１５と、入力部１６とを備え、図示しない入出力ポートにより外部機器との接続が可能となっている。

三次元測定器２は、成形品Ｐの表面形状を測定し、その測定面の形状を点群データとして出力する装置である。例えば、三次元測定器２としては、レーザー光を成形品Ｐの表面に照射することによりその反射光との干渉により、表面形状を非接触状態で測定する光学式三次元測定器を用いる。

コントローラ１のポリゴンデータ処理部１１は、ポリゴンデータを編集する処理を実行する処理部であって、具体的には、ポリゴンの統合や分割等の編集が可能である。また、ポリゴンデータ処理部１１は、点群データからポリゴンデータへの変換等の付随する機能を有する。

具体的に、ポリゴンデータ処理部１１は、三次元測定器２から出力される点群データを成形品Ｐのポリゴンデータ（本発明の形状データに相当する）に変換する処理と、該ポリゴンデータを成形品Ｐの厚みを規定する２つの面に分離する処理と、分離された面の偏差を厚みデータとして算出する処理とを実行する。ポリゴンデータ処理部１１は、ＣＡＤデータからポリゴンデータを生成する処理を実行する。

コントローラ１の点群データ処理部１２は、点群データを編集する処理を実行する処理部であって、具体的には、点群データを構成する座標値、および座標点同士を結ぶベクトル値の演算処理を行う。また、点群データ処理部１２は、ポリゴンデータから点群データへの変換等の付随する機能を有する。

具体的に、点群データ処理部１２は、成形品Ｐのポリゴンデータから、ＸＹＺの３方向の座標点を抽出する点群化処理、座標点同士の距離を算出して最近接座標点を抽出するモデル対応付け処理、厚みデータの受け渡しを行う厚み付与処理等を実行する。

また、コントローラ１が備える表示部１５は、コントローラ１の演算処理結果等が表示されるディスプレイである。また、入力部１６は、ユーザがコントローラ１への指示や入力を行うキーボードやマウス等である。

さらに、コントローラ１は、図示しない入出力ポートにより、成形品のＣＡＤデータ等の取り込みやコントローラ１の演算処理結果の出力が可能となっている。

なお、本実施形態において、コントローラ１を構成する各処理部１１，１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアにより構成され、これらが共通のハードウェアによって構成されていてもよく、これらの一部又は全部が異なるハードウェアによって構成されていてもよい。

次に、図２に示すフローチャートを参照して、解析モデル作成方法について説明する。

本実施形態の解析モデル作成方法では、樹脂成形品を射出成形するための金型を用いて試験的に形成したトライ成形品Ｐに対する処理（ＳＴＥＰ１１〜１６）と、当該樹脂成形品の設計値が記録されたＣＡＤデータに基づく処理（ＳＴＥＰ２１〜２３）とが並行して行われる。

まず、トライ成形品Ｐに対する処理について以下説明する。

トライ成形品Ｐが完成すると、ユーザによりトライ成形品Ｐに対して三次元測定器２を用いた三次元測定が行われる。三次元測定では、図３（ａ）に示すように、予め測定位置を特定するためのシーリングを行ったトライ成形品Ｐに対して、該成形品Ｐのすべての面の三次元形状が測定される。そして、コントローラ１は、三次元測定器２から出力された各測定面の点群データを逐次取得する（ＳＴＥＰ１１）。ここでの点群データは、任意の三次元座標系における座標点を規定した座標点群データとなっている。

次いで、コントローラ１のポリゴンデータ処理部１１は、取得した点群データを所定体積からなるポリゴンデータからなる形状データに変換した上で（ＳＴＥＰ１２）、図３（ｂ）に示すように、形状データをトライ成形品Ｐの厚みを規定する外表面Ｐ１と内表面Ｐ２とに分離する（ＳＴＥＰ１３）。

次いで、ポリゴンデータ処理部１１は、外表面Ｐ１と内表面Ｐ２の距離（偏差）を厚みデータｔとして算出する（ＳＴＥＰ１４）。そして、厚みデータｔは、図３（ｃ）に数値で示すように、外表面Ｐ１に位置する各ポリゴンの形状データに関連付けられる（ＳＴＥＰ１５）。

次に、点群データ処理部１２は、トライ成形品Ｐの形状データ（ポリゴンデータ）を、ＸＹＺ座標系における座標位置に変換する点群化処理を行う（ＳＴＥＰ１６）。具体的に、ここでの点群化処理は、図３（ｄ）に示すように、ＸＹＺ方向にそれぞれ一体間隔で設けられた格子線と、形状データとの交点を座標点群として抽出し、外表面Ｐ１の形状データに関連付けられた厚みデータを各座標点に移植する。厚みデータの移植は、外表面Ｐ１に対応した座標点のみならず、その厚みとなるすべての座標点（内表面Ｐ２の座標点）にも移植される。

これをすべての交点について行うことにより、図３（ｄ）に示すように、トライ成形品Ｐの座標点群データが得られる。なお、ここでの点群データは、ＸＹＺの三次元座標系における座標点に厚みデータｔが付加されたデータとなっている。

次に、ＣＡＤデータに基づく処理について以下説明する。

コントローラ１が、当該樹脂成形品の設計値が記録されたＣＡＤデータを取得すると（ＳＴＥＰ２１）、ポリゴンデータ処理部１１は、該ＣＡＤデータから形状モデルを作成する（ＳＴＥＰ２２）。形状モデルは、図４（ａ）に示すように、ポリゴンの最小単位である三角メッシュによって構成されるモデルＰ´である。なお、図示しないが、各三角メッシュには、ＣＡＤデータから算出される各三角メッシュを含む部位の厚みｔ´（設計値）が関連付けられている。

次いで、点群データ処理部１２は、図４（ｂ）に示すように、各三角メッシュの重心位置をＸＹＺ座標系における座標点群データに変換する（ＳＴＥＰ２３）。これをすべて三角メッシュについて行うことにより、図４（ｃ）に示すように、形状モデルＰ´の座標点群データが得られる。なお、ここでの点群データは、ＸＹＺの三次元座標系における座標点位置に、各三角メッシュに関連付けられた厚みデータｔ´が付加されたデータとなっている。

次に、コントローラ１は、トライ成形品Ｐに対する処理（ＳＴＥＰ１１〜１６）、およびＣＡＤデータに対する処理（ＳＴＥＰ２１〜２３）に基づいて以下の処理（ＳＴＥＰ３１〜３３）を実行する。

まず、点群データ処理部１２は、図５（ａ）に模式的に示すように、ＳＴＥＰ１６で得られたトライ成形品Ｐの座標点群データと、ＳＴＥＰ２３で得られた形状モデルＰ´の座標点群データとを対応付けるモデル対応付け処理を行う（ＳＴＥＰ３１）。具体的には、図５（ｂ）に示すように、形状モデルＰ´の１つの座標点（ｘ´，ｙ´，ｚ´）を抽出し、この座標点に対してトライ成形品Ｐの座標点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）・・・の中から最も近い座標点（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を探索する。

そして、点群データ処理部１２は、最も近い座標点（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に移植されている厚みデータｔ２を、その形状モデルＰ´の座標点（ｘ´，ｙ´，ｚ´）の厚みデータとして付与する（ＳＴＥＰ３２）。具体的には、形状モデルＰ´の座標点群が有する厚みデータｔ´を、付与された厚みデータｔ２に変更する。

そして、以上の処理をすべての形状モデルＰ´の座標点に対して実行した上で、図５（ｃ）に示すように、形状モデルＰ´の座標点群データを、付与された厚みデータを移植しつつ元の三角メッシュデータに変換し（ＳＴＥＰ３３）、一連の処理を終了する。

これにより、実際のトライ成形品Ｐに基づく厚みデータを形状モデルＰ´に持たせた解析モデルを作成することができ、実際の型締力の影響や２つの型の間の貼り合せに生じる誤差を解析モデルに反映させることできる。このように、実際の成形品の厚みが再現可能な解析精度の高い解析モデルを作成することができる。

尚、本実施形態において、ＳＴＥＰ３２では、形状モデルＰ´の各座標点に対して、最も近いトライ成形品Ｐの座標点を探索して、その厚みデータを付与させたが、これに限定されるものではなく、距離について一定の閾値を設けて、該閾値の範囲内でトライ成形品Ｐの座標点を探索させるようにしてもよい。これにより、形状モデルＰ´の座標点に対して、適切なトライ成形品Ｐの座標点が存在しない場合にも、厚みデータの付与がなされることを回避することができる。

また、本実施形態では、ＳＴＥＰ３１，３２のモデル対応付け処理および厚み付与処理は、形状モデルＰ´のすべての座標点に対して実行しているが、予め厚みデータをトライ成形品Ｐおよび形状モデルＰ´の外表面Ｐ１の座標点にのみ持たせておき、外表面Ｐ１の座標点同士の対応付けおよび厚みデータの付与を行わせるようにしてもよい。この場合、外表面Ｐ１の座標点のみの処理となるため、処理時間を短縮して簡易に厚みデータの付与を行わせることができる。なお、この場合には、付与された厚みデータは、外表面Ｐ１に対応した座標点から、その厚みとなる形状モデルＰ´の内表面Ｐ２の座標点に移植される必要がある。

本実施の形態における解析モデル作成システムの全体構成図。本実施の形態における解析モデル作成方法の処理を示すフローチャート。図２のＳＴＥＰ１１〜１６の処理内容を示す説明図。図２のＳＴＥＰ２１〜２３の処理内容を示す説明図。図２のＳＴＥＰ３１〜３３の処理内容を示す説明図。

符号の説明

１…コントローラ、２…三次元測定器、１１…ポリゴンデータ処理部、１２…点群データ処理部、１５…表示部、１６…入力部、Ｐ…トライ成形品、Ｐ´…形状モデル。

Claims

成形品の形状を解析するための解析モデルを作成する解析モデル作成方法であって、
前記成形品の形状を三次元測定して形状データを取得する測定工程と、
前記測定工程で取得した形状データを前記成形品の厚みを規定する二面に分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された二面間の偏差を厚みデータとして算出する厚み算出工程と、
前記厚み算出工程で算出された厚みデータを前記測定工程で取得した形状データに関連付ける厚み関連付け工程と、
前記成形品に関するＣＡＤデータから前記成形品の形状モデルを作成する形状モデル作成工程と、
前記形状モデル作成工程で作成された形状モデルと、前記測定工程で取得された形状データとを対応付けるモデル対応付け工程と、
前記モデル対応付け工程での対応付けに従って、前記形状データに関連付けられた厚みデータを前記形状モデルに付与して前記解析モデルを作成する厚み付与工程と
を備えることを特徴とする解析モデル作成方法。
請求項１記載の解析モデル作成方法において、
前記モデル対応付け工程では、前記形状モデルから導出される該形状モデルの座標点群と、前記形状データから導出される該形状データの座標点群とを対応付け、
前記厚み付与工程では、前記形状モデルの座標点群のうちで前記形状データの座標点に最も近い座標点に、該形状データに関連付けられた厚みデータを付与することを特徴とする解析モデル作成方法。
請求項１または２記載の解析モデル作成方法において、
前記厚み関連付け工程では、前記厚み算出工程で算出された厚みデータを、前記分離工程で分離された二面のうちの一面の形状データに関連付け、
前記モデル対応付け工程では、前記関連付け工程で厚みデータが関連付けられた一面の形状データと、該一面に対応した形状モデルの部位とを対応付けることを特徴とする解析モデル作成方法。