JP2013205219A - Cable analysis system, cable analysis method, and computer program - Google Patents
Cable analysis system, cable analysis method, and computer program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013205219A JP2013205219A JP2012074530A JP2012074530A JP2013205219A JP 2013205219 A JP2013205219 A JP 2013205219A JP 2012074530 A JP2012074530 A JP 2012074530A JP 2012074530 A JP2012074530 A JP 2012074530A JP 2013205219 A JP2013205219 A JP 2013205219A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cable
- reference point
- error
- point
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 66
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 49
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 37
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 22
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 29
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 21
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
本発明は、ケーブルの状態を解析するための解析システム、解析方法、及び、この解析システムのためのコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to an analysis system for analyzing the state of a cable, an analysis method, and a computer program for the analysis system.
自動車や産業機器等には、信号送信や電力供給のためにケーブルが用いられている。このようなケーブルには、素線を撚り束ねて一本のケーブルとしたものや、素線を撚り束ねた芯線をさらに複数本撚り束ねて一本のケーブルとしたもの等がある。
ケーブルは、例えば自動車のボディとドアとの間の可動部に跨って設けられることがあり、この場合、可動部の動作に伴ってケーブルが屈曲したりねじれたり変形する。このようなケーブルの変形が繰り返し行われると、ケーブルが疲労することが考えられる。
Cables are used for signal transmission and power supply in automobiles and industrial equipment. Such cables include those in which strands are twisted and bundled into a single cable, and a plurality of core wires in which strands are twisted and bundled are further twisted into a single cable.
For example, the cable may be provided across the movable part between the body of the automobile and the door. In this case, the cable bends, twists, or deforms with the operation of the movable part. When such a deformation of the cable is repeatedly performed, the cable may be fatigued.
そこで、このようなケーブルの変形（疲労）をコンピュータによりシミュレーションすることが可能であり、例えば、屈曲したケーブルの長手方向における曲率分布を求め、ケーブルの状態を評価することができる。そして、本発明者は、ケーブルの曲率分布を求める手法を、特許文献１により提案している。 Therefore, such deformation (fatigue) of the cable can be simulated by a computer. For example, the curvature distribution in the longitudinal direction of the bent cable can be obtained, and the state of the cable can be evaluated. And this inventor has proposed the method of calculating | requiring the curvature distribution of a cable by patent document 1. FIG.
特許文献１に記載の手法では、まず、Ｘ線ＣＴスキャナ装置によってケーブルが撮像され、ケーブルの断面画像が複数取得される。そして、これら断面画像それぞれから、その断面におけるケーブルの中心位置が画像処理により求められ、これら中心位置に基づいて、ケーブルの状態として、ケーブルの長手方向における曲率分布を算出している。 In the method described in Patent Document 1, first, a cable is imaged by an X-ray CT scanner device, and a plurality of cross-sectional images of the cable are acquired. Then, from each of the cross-sectional images, the center position of the cable in the cross-section is obtained by image processing, and the curvature distribution in the longitudinal direction of the cable is calculated as the state of the cable based on these center positions.
本発明者は、さらに研究を進めた結果、ケーブルの解析精度を向上させるための新たな着想を得た。
つまり、ケーブルの断面画像から、その断面におけるケーブルの中心位置を画像処理により読み取る際に、読み取り誤差が生じ、その誤差が解析処理においてノイズとなることがある。そこで、本発明者は、この読み取り誤差を低減することにより、ケーブルの解析精度を向上させることができるという着想を見出した。
As a result of further research, the present inventor has obtained a new idea for improving the analysis accuracy of the cable.
That is, when the center position of the cable in the cross section is read from the cross section image of the cable by image processing, a reading error may occur, and the error may become noise in the analysis processing. Therefore, the present inventor has found the idea that the analysis accuracy of the cable can be improved by reducing the reading error.
読み取り誤差を低減するための手法として、断面画像から読み取ったその断面におけるケーブルの中心位置に関する位置情報を、ローパスフィルタを用いて平滑化処理する手法が考えられる。この場合、高周波のノイズを抑制することは可能であるが、強いフィルタを作用させると時間遅れが生じてしまい、平滑化処理後のケーブルの中心位置が、元の読み取り位置から乖離してしまうおそれがある。 As a technique for reducing the reading error, a technique of smoothing the position information related to the center position of the cable in the cross section read from the cross section image by using a low-pass filter can be considered. In this case, it is possible to suppress high-frequency noise, but if a strong filter is applied, a time delay occurs, and the center position of the cable after the smoothing process may deviate from the original reading position. There is.
また、このようなローパスフィルタによる平滑化処理を行う場合、その処理の強さと回数とに応じてケーブルの形状が変化して曲率やねじり率が変化するが、このようなローパスフィルタによる処理と、実際のケーブル状態（曲げやねじりの挙動）との間には全く関連性がなく、どの程度の強さ・回数で平滑化処理すればよいのか判断が困難である。 In addition, when performing such a smoothing process with a low-pass filter, the shape of the cable changes according to the strength and number of times of the process, and the curvature and the torsion ratio change. There is no relation between the actual cable state (bending and twisting behavior), and it is difficult to determine how much strength and number of times the smoothing process should be performed.
そこで、本発明は、ケーブルの状態を解析するために必要となる情報を、正確に求めることができる手段を備えたケーブル解析システム等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cable analysis system or the like provided with means capable of accurately obtaining information necessary for analyzing a cable state.
（１）本発明は、ケーブルの状態を解析するための解析システムであって、前記ケーブルの長手方向に沿った複数箇所について当該ケーブルの断面内における基準点の位置情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記位置情報の誤差を低減する処理を行う誤差処理部とを備え、前記誤差処理部は、前記基準点での変形エネルギーが低下する方向へ当該基準点を移動させると共に、この基準点の移動を、前記取得部による前記位置情報の取得の際に生じる可能性のある最大誤差の範囲以内で行う補正部と、前記補正部によって移動させた前記基準点を、前記ケーブルの断面内における新たな基準点として設定する設定部とを有していることを特徴とする。 (1) The present invention is an analysis system for analyzing a state of a cable, and an acquisition unit that acquires position information of a reference point in a cross section of the cable at a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable; An error processing unit that performs processing to reduce an error in the position information acquired by the acquisition unit, and the error processing unit moves the reference point in a direction in which deformation energy at the reference point decreases, A correction unit that performs the movement of the reference point within a range of a maximum error that may occur when the position information is acquired by the acquisition unit, and the reference point that is moved by the correction unit is connected to the cable. And a setting unit that is set as a new reference point in the cross section.
実際のケーブルの状態（曲げやねじり等の挙動）と、そのケーブルの断面内における点（基準点）での変形エネルギーとは関連性がある。したがって、例えば、ある基準点の位置情報が大きな誤差を含んで取得され、その位置情報に基づいてその基準点での曲げやねじりによる変形エネルギーが算出された場合、その変形エネルギーは、実際の値よりも大きくなってしまうことがある。 The actual state of the cable (behavior such as bending and twisting) and the deformation energy at a point (reference point) in the cross section of the cable are related. Therefore, for example, when position information of a certain reference point is acquired with a large error and deformation energy due to bending or twisting at the reference point is calculated based on the position information, the deformation energy is an actual value. May become bigger than.
そこで、このような場合であっても、前記（１）の本発明によれば、誤差処理として、誤差を含む基準点を、変形エネルギーが低下する方向へ移動させ、しかも、この基準点の移動を最大誤差の範囲以内で行うことにより、前記基準点の位置（位置情報）を、実際のケーブルの状態に即した位置へと補正することが可能となり、ケーブルの状態を解析するために必要となる基準点（位置情報）を、正確に求めることができる。そして、このように補正した基準点が、ケーブルの断面内における新たな基準点として設定され、この新たな基準点に基づいてケーブルの解析を行えば、解析精度を高めることが可能となる。 Therefore, even in such a case, according to the present invention of (1), as the error processing, the reference point including the error is moved in the direction in which the deformation energy decreases, and the reference point is moved. Is performed within the range of the maximum error, it becomes possible to correct the position of the reference point (position information) to a position in accordance with the actual cable state, which is necessary for analyzing the cable state. The reference point (position information) can be accurately obtained. Then, the reference point corrected in this way is set as a new reference point in the cross section of the cable, and if the cable is analyzed based on the new reference point, the analysis accuracy can be improved.
（２）また、前記補正部は、前記基準点での変形エネルギーを求め、この変形エネルギーの大きさに応じた移動量について、変形エネルギーが低下する方向へ当該基準点を移動させるのが好ましい。
この場合、例えば、ある基準点における変形エネルギーを求めると、その値が際立って大きい場合、その大きさに応じた移動量について、変形エネルギーが低下する方向へ基準点を移動させることができる。
(2) Moreover, it is preferable that the said correction | amendment part calculates | requires the deformation | transformation energy in the said reference point, and moves the said reference point to the direction in which deformation energy falls about the movement amount according to the magnitude | size of this deformation energy.
In this case, for example, when the deformation energy at a certain reference point is obtained, if the value is remarkably large, the reference point can be moved in the direction in which the deformation energy decreases with respect to the movement amount corresponding to the magnitude.
（３）また、前記（２）に記載のケーブル解析システムにおいて、前記補正部は、前記基準点での変形エネルギーとして、前記ケーブルの曲げによる変形エネルギー又は前記ケーブルのねじりによる変形エネルギーを求める。
この場合、曲げによる変形エネルギーの基礎となるケーブルの曲率、ねじりによる変形エネルギーの基礎となるねじり率は、前記誤差によって桁違いに大きな値となるため、このような曲げによる変形エネルギー又はねじりによる変形エネルギーを求め、この変形エネルギーの大きさに応じた移動量について、基準点を移動させることで、誤差の大きさに応じた補正が可能となる。
(3) In the cable analysis system according to (2), the correction unit obtains deformation energy due to bending of the cable or deformation energy due to twisting of the cable as deformation energy at the reference point.
In this case, the curvature of the cable, which is the basis of the deformation energy due to bending, and the torsion ratio, which is the basis of the deformation energy due to torsion, become an extremely large value due to the error. Therefore, deformation energy due to such bending or deformation due to torsion By obtaining the energy and moving the reference point for the amount of movement corresponding to the magnitude of the deformation energy, correction according to the magnitude of the error becomes possible.
（４）また、前記補正部は、複数の前記基準点それぞれの変形エネルギーを総和した総エネルギーが、閾値よりも小さくなるまで、前記基準点を移動させる処理を繰り返し行う。この補正部の処理により、基準点（位置情報）を、実際のケーブルの状態に即した位置へと確実に補正することができる。 (4) Moreover, the said correction | amendment part repeatedly performs the process which moves the said reference point until the total energy which totaled the deformation energy of each of the said some reference point becomes smaller than a threshold value. By the processing of the correction unit, the reference point (position information) can be reliably corrected to a position corresponding to the actual cable state.
（５）前記取得部によって基準点の位置情報を取得する対象となるケーブルの断面が多数存在していると、実際のケーブルの表面に局所的な凹凸部が在る場合、この取得部によって取得される基準点の位置情報は、この局所的な凹凸部に追従して大きな影響を受けてしまう。そこで、前記誤差処理部は、補正の対象とする前記基準点をサンプリング間隔毎の基準点とするために、ケーブルの断面寸法に基づいて前記サンプリング間隔を決定する決定部を更に有し、前記補正部は、前記サンプリング間隔毎の前記基準点それぞれに対して、当該基準点の移動を行うのが好ましい。
この場合、取得部によって基準点の位置情報を取得する対象となり得るケーブルの断面が多数存在していても、補正の対象とする基準点をサンプリング間隔毎の基準点とする（基準点を間引く）ことができ、ケーブルの局所的な凹凸の影響を受けにくくすることが可能となる。
(5) If there are a lot of cross sections of the cable for which the position information of the reference point is acquired by the acquisition unit, and if there are local uneven portions on the surface of the actual cable, acquisition is performed by this acquisition unit. The position information of the reference point to be performed is greatly influenced by following the local uneven portion. Therefore, the error processing unit further includes a determination unit that determines the sampling interval based on a cross-sectional dimension of a cable so that the reference point to be corrected is a reference point for each sampling interval. The unit preferably moves the reference point for each of the reference points for each sampling interval.
In this case, even if there are a large number of cable cross-sections that can be targets for acquiring reference point position information by the acquisition unit, the reference point to be corrected is set as a reference point for each sampling interval (thinning the reference point). It becomes possible to make it difficult to be affected by local unevenness of the cable.
（６）また、本発明のケーブル解析方法は、ケーブルの長手方向に沿った複数箇所について当該ケーブルの断面内における基準点の位置情報を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した前記位置情報の誤差を低減する処理を行う誤差処理ステップとを備え、前記誤差処理ステップでは、前記基準点での変形エネルギーが低下する方向へ当該基準点を移動させると共に、この基準点の移動を、前記取得ステップでの前記位置情報の取得の際に生じる可能性のある最大誤差の範囲以内で行い、この移動させた前記基準点を、前記ケーブルの断面内における新たな基準点として設定することを特徴とする。
本発明によれば、前記（１）のケーブル解析システムと同様の作用効果を奏する。
(6) The cable analysis method of the present invention includes an acquisition step of acquiring position information of a reference point in a cross section of the cable at a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable, and the position information acquired in the acquisition step. An error processing step for performing a process of reducing the error of the reference point. In the error processing step, the reference point is moved in a direction in which the deformation energy at the reference point decreases, and the movement of the reference point is acquired in the acquisition step. It is performed within the range of the maximum error that may occur when acquiring the position information in the step, and the moved reference point is set as a new reference point in the cross section of the cable, To do.
According to this invention, there exists an effect similar to the cable analysis system of said (1).
（７）また、本発明は、ケーブルの長手方向に沿った複数箇所について当該ケーブルの断面内における基準点の位置情報を取得する取得処理、及び、この取得した前記位置情報の誤差を低減する誤差処理を、コンピュータによって実行させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記誤差処理において、前記基準点での変形エネルギーが低下する方向へ当該基準点を移動させると共に、この基準点の移動を、前記取得処理での前記位置情報の取得の際に生じる可能性のある最大誤差の範囲以内で行う補正手段、及び、前記補正手段によって移動させた前記基準点を、前記ケーブルの断面内における新たな基準点として設定する設定手段、として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
本発明によれば、前記（１）のケーブル解析システムと同様の作用効果を奏する。
(7) Further, the present invention provides an acquisition process for acquiring position information of a reference point in a cross section of the cable at a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable, and an error for reducing an error in the acquired position information. A computer program for causing a computer to execute processing, wherein the computer moves the reference point in a direction in which the deformation energy at the reference point decreases in the error processing, and the movement of the reference point is Correction means that is performed within the range of the maximum error that may occur when the position information is acquired in the acquisition process, and the reference point that is moved by the correction means is a new one in the cross section of the cable. A computer program that functions as setting means for setting as a reference point.
According to this invention, there exists an effect similar to the cable analysis system of said (1).
本発明によれば、誤差を含む基準点を、実際のケーブルの状態に即して補正することが可能となり、ケーブルの状態を解析するために必要となる基準点（位置情報）を、正確に求めることができる。そして、このように補正した基準点が、ケーブルの断面内における新たな基準点として設定され、この新たな基準点に基づいてケーブルの解析を行うことにより、解析精度を高めることが可能となる。 According to the present invention, a reference point including an error can be corrected in accordance with an actual cable state, and a reference point (position information) necessary for analyzing the cable state can be accurately determined. Can be sought. Then, the reference point corrected in this way is set as a new reference point in the cross section of the cable, and by analyzing the cable based on the new reference point, the analysis accuracy can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
〔１．ケーブル解析システム〕
図１は、ケーブル解析システムを示すブロック図である。このケーブル解析システム（以下、解析システムという）は、ケーブル４（図３（ａ）参照）を解析対象として、このケーブル４の曲げやねじり等の状態（挙動）を解析するためのものであり、ケーブル４の断面画像を取得するためのスキャナ装置（撮影装置）１と、スキャナ装置１により取得された断面画像の情報を処理するパーソナルコンピュータ２とを備えている。本実施形態に係るスキャナ装置１は、Ｘ線ＣＴスキャナ装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1. Cable analysis system)
FIG. 1 is a block diagram showing a cable analysis system. This cable analysis system (hereinafter referred to as an analysis system) is for analyzing the state (behavior) of the cable 4, such as bending and twisting, with the cable 4 (see FIG. 3A) as an analysis target. A scanner device (imaging device) 1 for acquiring a cross-sectional image of the cable 4 and a personal computer 2 for processing information of the cross-sectional image acquired by the scanner device 1 are provided. The scanner device 1 according to the present embodiment is an X-ray CT scanner device.
パーソナルコンピュータ２（以下、コンピュータ２という）は、各種の演算処理を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）２１、キーボードやマウス等の入力装置からなる入力部２２、ディスプレイ等の表示部２３、外部機器とのデータの入出力を行うためのＬＡＮ等の通信インターフェースからなる通信部２４、及び、メモリやハードディスク等から構成される記憶部２５を備えている。 A personal computer 2 (hereinafter referred to as a computer 2) includes a central processing unit (CPU) 21 that executes various arithmetic processes, an input unit 22 including an input device such as a keyboard and a mouse, a display unit 23 such as a display, and external devices. A communication unit 24 including a communication interface such as a LAN for inputting / outputting the data, and a storage unit 25 including a memory, a hard disk, and the like.
記憶部２５には、コンピュータ２のオペレーティングシステムの他、ケーブル解析用のコンピュータプログラム２６（以下、解析プログラム２６という）が格納されている。この解析プログラム２６が中央処理ユニット２１によって実行されることで、コンピュータ２がケーブル解析装置３（以下、解析装置３という）として機能する。
通信部２４は、スキャナ装置１と接続されており、スキャナ装置１から出力される情報を受信する。
In addition to the operating system of the computer 2, the storage unit 25 stores a computer program 26 for cable analysis (hereinafter referred to as an analysis program 26). When the analysis program 26 is executed by the central processing unit 21, the computer 2 functions as the cable analysis device 3 (hereinafter referred to as the analysis device 3).
The communication unit 24 is connected to the scanner device 1 and receives information output from the scanner device 1.
スキャナ装置１は、ケーブル４の長手方向に沿ってケーブルを走査し、長手方向の複数箇所におけるケーブル４の断面画像を取得し、取得したこれら断面画像の情報を出力する。出力された断面画像の情報は、通信部２４を通じてコンピュータ２に入力され、記憶部２５に保存される。
そして、解析プログラム２６は、この断面画像の情報に基づいて、コンピュータ２にケーブル解析の処理を実行させる。なお、解析の処理を実行する際、スキャナ装置１とコンピュータ２とは、接続されている必要は無い。
The scanner device 1 scans the cable along the longitudinal direction of the cable 4, acquires cross-sectional images of the cable 4 at a plurality of locations in the longitudinal direction, and outputs information on the acquired cross-sectional images. Information on the output cross-sectional image is input to the computer 2 through the communication unit 24 and stored in the storage unit 25.
Then, the analysis program 26 causes the computer 2 to execute cable analysis processing based on the information of the cross-sectional image. Note that the scanner device 1 and the computer 2 do not need to be connected when the analysis process is executed.
図２は、解析プログラム２６に基づく解析装置３のブロック図を示している。この解析装置３は、解析プログラム２６に基づく機能部として取得部３０を備えており、この取得部３０は、ケーブル４（図３（ａ）参照）の長手方向に沿った複数箇所について、このケーブル４の断面（横断面）内における基準点の位置情報（座標値）を取得する。なお、本実施形態では、前記基準点は、ケーブル４の断面内における中心点である。つまり、前記のとおり、スキャナ装置１は、ケーブル４の長手方向に沿ってケーブル４を走査し、長手方向の複数箇所におけるケーブル４の断面画像を取得することから、取得部３０は、各断面画像におけるケーブル４の中心点の位置情報を取得する。 FIG. 2 shows a block diagram of the analysis device 3 based on the analysis program 26. The analysis device 3 includes an acquisition unit 30 as a functional unit based on the analysis program 26, and the acquisition unit 30 is configured to connect the cable 4 (see FIG. 3A) with respect to a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable 4 (see FIG. The position information (coordinate values) of the reference point in the cross section (cross section) 4 is acquired. In the present embodiment, the reference point is a center point in the cross section of the cable 4. That is, as described above, the scanner device 1 scans the cable 4 along the longitudinal direction of the cable 4 and acquires cross-sectional images of the cable 4 at a plurality of locations in the longitudinal direction. The position information of the center point of the cable 4 is acquired.
また、解析装置３は、解析プログラム２６に基づく機能部として誤差処理部３１を備えており、この誤差処理部３１は、取得部３０がケーブル４の中心点の位置情報を取得する際に生じた位置情報の誤差（以下に説明する読み取り誤差）を低減する処理を行う。また、この誤差処理部３１は、複数の機能を有しており、決定部３５、補正部３６及び設定部３７を有している。これら各機能については後に説明する。
さらに、解析装置３は、位置情報である座標値を変換する局所座標変換部３２と、ケーブル４の長手方向の各中心点における曲率分布等の形状データを生成する形状データ生成部３３とを備えている。
The analysis device 3 includes an error processing unit 31 as a functional unit based on the analysis program 26, and this error processing unit 31 is generated when the acquisition unit 30 acquires position information of the center point of the cable 4. Processing for reducing position information error (reading error described below) is performed. The error processing unit 31 has a plurality of functions, and includes a determination unit 35, a correction unit 36, and a setting unit 37. Each of these functions will be described later.
Furthermore, the analysis device 3 includes a local coordinate conversion unit 32 that converts coordinate values that are position information, and a shape data generation unit 33 that generates shape data such as a curvature distribution at each central point in the longitudinal direction of the cable 4. ing.
ここで、解析対象となるケーブル４について説明する。図３（ａ）において、ケーブル４は、螺旋状に撚り束ねられた７本の芯線４１と、その外周側を覆う絶縁体からなる外部被覆層４２とを有している。また、各芯線４１は、７本の銅線等の導電金属線材を螺旋状に撚り束ねた素線４３と、その外周側を覆う絶縁体からなる内部被覆層４４とにより構成されている。各芯線４１は、それぞれ独立して信号伝達や電力供給を行うことができるように構成されており、一本のケーブル４によって、多数の信号伝達や電力供給を行うことができる。なお、ケーブル４を構成している芯線４１、芯線４１を構成している素線４３においても、それぞれ、信号送信や電力供給のためのケーブルとみなすことができる。 Here, the cable 4 to be analyzed will be described. In FIG. 3A, the cable 4 has seven core wires 41 twisted and bundled in a spiral shape, and an outer covering layer 42 made of an insulator that covers the outer peripheral side thereof. Each core wire 41 includes a strand 43 in which conductive metal wires such as seven copper wires are spirally wound and an inner covering layer 44 made of an insulator covering the outer periphery thereof. Each core wire 41 is configured to be able to perform signal transmission and power supply independently of each other, and a large number of signals can be transmitted and power can be supplied by a single cable 4. Note that the core wire 41 constituting the cable 4 and the strand 43 constituting the core wire 41 can also be regarded as cables for signal transmission and power supply, respectively.
〔２．ケーブルの解析方法〕
前記構成を備えている解析システムによって実行されるケーブル４の解析方法について説明する。図４は、ケーブル４の解析方法を示すフローチャートである。
[2. Cable analysis method)
A method for analyzing the cable 4 executed by the analysis system having the above configuration will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a method for analyzing the cable 4.
〔２．１ ケーブルの断面画像の取得〕
ケーブル４を屈曲変形させ、実機に設置された状態を再現して治具等によって固定し、これをスキャナ装置１で撮影する。スキャナ装置１の撮影面Ａ（図３（ａ）参照）は、ケーブル４を横断する平面となり、図３（ｂ）に示すように、ケーブル４の横断面の画像（以下、断面画像ｇという）が取得される。この断面画像ｇは、ケーブル４を透過撮影して得られた画像であり、コンピュータ２によって読み込み可能な画像データ（ピクセルデータ）として取得される。また、スキャナ装置１は、ケーブル４の長手方向に沿ってケーブル４を走査することから、ケーブル４の長手方向の複数箇所におけるケーブル４の断面画像ｇが取得される。
[2.1 Acquisition of cable cross-sectional image]
The cable 4 is bent and deformed, the state installed in the actual machine is reproduced and fixed with a jig or the like, and this is photographed by the scanner device 1. An imaging surface A (see FIG. 3A) of the scanner device 1 is a plane that crosses the cable 4, and as shown in FIG. 3B, an image of a cross section of the cable 4 (hereinafter referred to as a cross-sectional image g). Is acquired. The cross-sectional image g is an image obtained by photographing through the cable 4 and is acquired as image data (pixel data) that can be read by the computer 2. In addition, since the scanner device 1 scans the cable 4 along the longitudinal direction of the cable 4, cross-sectional images g of the cable 4 at a plurality of locations in the longitudinal direction of the cable 4 are acquired.
各断面画像ｇは、Ｘ線の吸収率の差によって、導電金属線材からなる素線４３と、被覆層４２，４４を含むその他の部分との間で大きくコントラストが生じるものであり、図３（ｂ）に示すように、断面画像ｇは、周囲よりも濃く（暗く）現れる図中破線で示した濃部ｇ１と、濃部ｇ１よりも薄い（明るい）淡部ｇ２とで現される濃淡画像となる。本実施形態の場合、ケーブル４において、芯線４１の断面像が７箇所の濃部ｇ１として現れている。これにより、芯線４１の部分を濃部ｇ１として認識することができる。素線４３の断面は、前記画像データの１ピクセル（１画素）よりも十分に大きい。 Each cross-sectional image g has a large contrast between the wire 43 made of a conductive metal wire and the other portions including the coating layers 42 and 44 due to the difference in the X-ray absorption rate. As shown in b), the cross-sectional image g is a grayscale image represented by a dark portion g1 indicated by a broken line in the drawing that appears darker (darker) than the surroundings and a lighter portion g2 lighter (brighter) than the dark portion g1. It becomes. In the case of this embodiment, in the cable 4, the cross-sectional image of the core wire 41 appears as seven dark parts g1. Thereby, the part of the core wire 41 can be recognized as the dark part g1. The cross section of the wire 43 is sufficiently larger than one pixel (one pixel) of the image data.
なお、一般的にＸ線画像は、Ｘ線吸収率の高い部分が明るく現れ、吸収率の低い部分が暗く現れるため、ケーブル４の撮影像は、金属である素線４３が存在する部分が明るい淡部、他の部分が暗い濃部となって得られるのである。しかし、本実施形態の断面画像ｇでは、淡部と濃部とを反転させることで、素線４３（芯線４１）の断面像が濃部、他の部分が淡部となるように示し、素線４３（芯線４１）の断面像をより明瞭に把握できるようにしている。 In general, in an X-ray image, a portion where the X-ray absorption rate is high appears bright and a portion where the absorption rate is low appears dark. Therefore, in the captured image of the cable 4, the portion where the metal wire 43 exists is bright. Light portions and other portions are obtained as dark dark portions. However, in the cross-sectional image g of the present embodiment, by reversing the light portion and the dark portion, the cross-sectional image of the wire 43 (core wire 41) is shown as a dark portion, and the other portion is shown as a light portion. A cross-sectional image of the line 43 (core wire 41) can be grasped more clearly.
複数の断面画像ｇが並ぶ方向、つまり、スキャナ装置１の走査方向を、Ｚ軸方向とし、このＺ軸方向に直交する一の方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。本実施形態では、複数の断面画像ｇが並ぶ方向を、ケーブルの長手方向にほぼ一致させている。また、以下では、このＸＹＺ軸による３次元座標を、全体座標という。 The direction in which the plurality of cross-sectional images g are arranged, that is, the scanning direction of the scanner device 1 is the Z-axis direction, and one direction orthogonal to the Z-axis direction is the X-axis direction. The direction is the Y-axis direction. In the present embodiment, the direction in which the plurality of cross-sectional images g are arranged substantially coincides with the longitudinal direction of the cable. Hereinafter, the three-dimensional coordinates based on the XYZ axes are referred to as global coordinates.
スキャナ装置１は、Ｚ軸方向についての所定の撮影範囲内を、所定のピッチＬ（一定のピッチＬ）で撮影することにより、ケーブル４の断面画像ｇがＺ軸方向に複数得られる（図４のステップＳ１）。図３（ｂ）は、複数の断面画像ｇを模式的に示している。各断面画像ｇは、Ｘ−Ｙ平面に平行である２次元画像として得られるとともに、Ｚ軸方向に沿って一定のピッチＬで連続的に複数得られる。
なお、ケーブル４の長手方向と、全体座標におけるＺ軸方向とを、できるだけ一致させているが、ケーブル４は屈曲変形しているので両者は必ずしも一致しない。
The scanner device 1 captures a plurality of cross-sectional images g of the cable 4 in the Z-axis direction by photographing within a predetermined imaging range in the Z-axis direction at a predetermined pitch L (a constant pitch L) (FIG. 4). Step S1). FIG. 3B schematically shows a plurality of cross-sectional images g. Each cross-sectional image g is obtained as a two-dimensional image parallel to the XY plane, and a plurality of slice images g are continuously obtained at a constant pitch L along the Z-axis direction.
The longitudinal direction of the cable 4 and the Z-axis direction in the overall coordinates are matched as much as possible. However, since the cable 4 is bent and deformed, they do not necessarily match.
前記ステップＳ１において取得された複数の断面画像ｇの情報は、スキャナ装置１から出力され、コンピュータ２に入力され、記憶部２５に記憶される。
そして、コンピュータ２のＣＰＵ２１は、解析プログラム２６に基づいて、以下の処理（図４のステップＳ２〜Ｓ７、ステップＳ８）を実行する。
Information on the plurality of cross-sectional images g acquired in step S <b> 1 is output from the scanner device 1, input to the computer 2, and stored in the storage unit 25.
Then, the CPU 21 of the computer 2 executes the following processing (steps S2 to S7 and step S8 in FIG. 4) based on the analysis program 26.
〔２．２ ケーブル４の中心位置の取得〕
コンピュータ２の取得部３０は、記憶部２５に記憶させた複数の断面画像ｇそれぞれについて、ケーブル４の断面における中心位置（座標値）を取得する（図４のステップＳ２）。
つまり、取得部３０として機能するＣＰＵ２１は、記憶部２５に記憶させた複数の断面画像ｇそれぞれを画像解析して、濃淡画像から２値化画像に変換する。そして、断面画像ｇ中（図３（ｃ）参照）、ケーブル４の部分を示す濃部ｇ１の輪郭を示す境界線ｇ３の２次元データを取得する。
さらに、ＣＰＵ２１は、境界線ｇ３の２次元データから、ケーブル４（濃部ｇ１）の中心位置ｇ４を取得する。中心位置ｇ４は、例えば、境界線ｇ３の２次元データに基づいて、境界線ｇ３で囲まれた領域の面積中心を求め、この面積中心をケーブル４の中心位置ｇ４として特定する。
[2.2 Acquisition of the center position of the cable 4]
The acquisition unit 30 of the computer 2 acquires the center position (coordinate value) in the cross section of the cable 4 for each of the plurality of cross-sectional images g stored in the storage unit 25 (step S2 in FIG. 4).
That is, the CPU 21 functioning as the acquisition unit 30 performs image analysis on each of the plurality of cross-sectional images g stored in the storage unit 25 and converts the grayscale image into a binarized image. Then, in the cross-sectional image g (see FIG. 3C), two-dimensional data of the boundary line g3 indicating the outline of the dark portion g1 indicating the portion of the cable 4 is acquired.
Further, the CPU 21 acquires the center position g4 of the cable 4 (dark portion g1) from the two-dimensional data of the boundary line g3. For the center position g4, for example, the area center of the region surrounded by the boundary line g3 is obtained based on the two-dimensional data of the boundary line g3, and this area center is specified as the center position g4 of the cable 4.
スキャナ装置１の走査方向はＺ軸方向であり、複数の断面画像ｇは、Ｘ−Ｙ平面に平行かつＺ軸方向に沿って一定のピッチＬで連続的に撮影されているため、各断面画像ｇに対して、Ｚ軸方向の座標値を割り当てることができる。したがって、ＣＰＵ２１は、各断面画像ｇ中の中心位置ｇ４に対して、それぞれＺ座標値を割り当てることができる。この結果、各断面画像ｇ中の中心位置ｇ４におけるＸ−Ｙ−Ｚの３方向の３次元座標値を、その中心位置ｇ４の位置情報として取得することができる。
なお、複数の断面画像ｇのＺ軸方向における間隔が、一定のピッチＬでなくても、その間隔を予め把握しておけば、各断面画像ｇにおける中心位置ｇ４のＺ座標値を特定することができる。
以下、この３次元座標系におけるケーブル４の中心位置ｇ４を、ケーブル４の中心点ｉと呼んで説明する。
The scanning direction of the scanner device 1 is the Z-axis direction, and the plurality of cross-sectional images g are taken continuously at a constant pitch L along the Z-axis direction and parallel to the XY plane. A coordinate value in the Z-axis direction can be assigned to g. Therefore, the CPU 21 can assign a Z coordinate value to the center position g4 in each cross-sectional image g. As a result, the three-dimensional coordinate values in the three directions of XYZ at the center position g4 in each cross-sectional image g can be acquired as the position information of the center position g4.
Even if the intervals in the Z-axis direction of the plurality of cross-sectional images g are not constant pitch L, the Z-coordinate value of the center position g4 in each cross-sectional image g is specified if the intervals are known in advance. Can do.
Hereinafter, the center position g4 of the cable 4 in the three-dimensional coordinate system will be referred to as the center point i of the cable 4 and will be described.
各断面画像ｇにおけるケーブル４の中心点ｉは、ケーブル４の位置、状態（曲げ等の挙動）を定める基準位置となる。なお、ケーブル４の基準位置は、ケーブル４の中心点ｉ以外であってもよく、他の点を基準位置としてもよい。 The center point i of the cable 4 in each cross-sectional image g is a reference position that determines the position and state (behavior such as bending) of the cable 4. The reference position of the cable 4 may be other than the center point i of the cable 4, and other points may be used as the reference position.
以上のように、ケーブル３の断面内における中心点ｉの３次元座標値を、そのケーブル４の長手方向の複数箇所から取得することができ、これら複数の中心点ｉそれぞれについての全体座標における３次元座標値（位置情報）は、各中心点ｉの位置情報として記憶部２５に格納される（図４のステップＳ２）。この図４のステップＳ２が、ケーブル４の長手方向に沿った複数箇所について、このケーブル４の断面内における中心点ｉの位置情報を取得する取得ステップとなる。 As described above, the three-dimensional coordinate value of the center point i in the cross section of the cable 3 can be obtained from a plurality of locations in the longitudinal direction of the cable 4, and 3 in the overall coordinates for each of the plurality of center points i. The dimension coordinate value (position information) is stored in the storage unit 25 as the position information of each center point i (step S2 in FIG. 4). Step S2 of FIG. 4 is an acquisition step of acquiring position information of the center point i in the cross section of the cable 4 at a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable 4.
ここで、取得部３０による処理において発生する位置情報の誤差について説明する。
前記のようにして取得されたケーブル４の各断面内における中心点ｉのＸ座標値とＹ座標値とには、誤差が含まれることがある。図３（ｃ）において、この誤差は、ケーブル４の中心位置ｇ４を求めるための前記画像解析の処理性能に起因しており、前記のとおり、ケーブル４の部分を示す濃部ｇ１の輪郭を示す境界線ｇ３の２次元データを取得する際に生じることがある。つまり、境界線ｇ３を、画像解析の際の画素の基本単位となる１ピクセルについて、読み間違えることが起こり得ることから、中心点ｉのＸ座標値とＹ座標値とに関して、この１ピクセルを最大として誤差が生じることがある。以下の本実施形態では、この誤差を、読み取り誤差ともいう。そして、誤差の最大値は１ピクセルに相当する寸法である。
Here, an error in position information that occurs in the processing by the acquisition unit 30 will be described.
An error may be included in the X coordinate value and the Y coordinate value of the center point i in each cross section of the cable 4 obtained as described above. In FIG. 3C, this error is caused by the processing performance of the image analysis for obtaining the center position g4 of the cable 4, and as described above, shows the outline of the dark portion g1 indicating the cable 4 portion. This may occur when acquiring the two-dimensional data of the boundary line g3. That is, the boundary line g3 may be misread with respect to one pixel, which is a basic unit of the pixel in the image analysis, so that this one pixel is maximized with respect to the X coordinate value and the Y coordinate value of the center point i. An error may occur. In the following embodiment, this error is also referred to as a reading error. The maximum error is a dimension corresponding to one pixel.
〔２．３ 読み取り誤差の補正〕
このように、中心点ｉの座標値に関して読み取り誤差が生じていることから、この読み取り誤差を補正する処理を、誤差処理部３１は実行する（図４のステップＳ３）。なお、以下に説明する読み取り誤差の補正の処理は、特に断らない限り、誤差処理部３１の機能によって実現される。
[2.3 Correction of reading error]
As described above, since a reading error has occurred with respect to the coordinate value of the center point i, the error processing unit 31 executes a process of correcting the reading error (step S3 in FIG. 4). The reading error correction process described below is realized by the function of the error processing unit 31 unless otherwise specified.
図５は、読み取り誤差の補正処理（誤差処理ステップ）を示すフローチャートである。図６（ａ）は、誤差の補正の第１ステップＳ３１を説明する説明図であり、ケーブル４の一部と、このケーブル４の断面画像から位置情報が取得された複数の中心点ｉを示している。図６（ａ）に示すように、取得部３０によって取得された複数の中心点ｉは、前記読み取り誤差等に起因して実際のケーブル４の中心線Ｃと一致していない。 FIG. 5 is a flowchart showing a reading error correction process (error processing step). FIG. 6A is an explanatory diagram for explaining the first step S31 of error correction, showing a part of the cable 4 and a plurality of center points i from which position information has been acquired from the cross-sectional image of the cable 4. ing. As shown in FIG. 6A, the plurality of center points i acquired by the acquiring unit 30 do not coincide with the actual center line C of the cable 4 due to the reading error or the like.
誤差処理部３１（決定部３５）は、複数の中心点ｉそれぞれの３次元座標値に基づいて、隣り合う中心点ｉ，ｉ間の距離Ｓｉを求める。
そして、ケーブル４の直径をｄ［ｍｍ］とし、定数をαとすると、誤差処理部３１による補正処理において、中心点のサンプリング距離Ｌ［ｍｍ］を、次の式により決定する。定数αは１以上（α≧１）の整数である。
When the diameter of the cable 4 is d [mm] and the constant is α, the sampling distance L [mm] at the center point is determined by the following equation in the correction processing by the error processing unit 31. The constant α is an integer of 1 or more (α ≧ 1).
そして、サンプリング間隔ｎを、次の式により決定する。なお、この式によるサンプリング間隔ｎの値は四捨五入され１以上の整数とされる。
これにより、複数の中心点ｉのうち、読み取り誤差の補正の対象とする中心点Ｐｉ−ｎ，Ｐｉ，Ｐｉ＋ｎ・・・が決定され（図６（ａ）参照）、ケーブル４の局部的な凹凸や付着物等の影響が除去されて、ケーブル４の純粋な曲率及び／又はねじり率を求めることが可能となる。
つまり、誤差処理部３１の決定部３５は、ケーブル４の断面寸法（本実施形態では、ケーブルの径）に基づいてサンプリング間隔ｎを決定し、後に説明する補正の対象とする中心点を、サンプリング間隔ｎ毎の中心点とする。
As a result, the center points Pi-n, Pi, Pi + n... Of the plurality of center points i to be corrected are determined (see FIG. 6A), and the local unevenness of the cable 4 is determined. It is possible to determine the pure curvature and / or torsion of the cable 4 by removing the influences of the cable 4 and the attached matter.
That is, the determination unit 35 of the error processing unit 31 determines the sampling interval n based on the cross-sectional dimension of the cable 4 (in this embodiment, the diameter of the cable), and samples the center point to be corrected later. The center point for every interval n.
このように、決定部３５の処理によって、複数の中心点ｉのすべてを対象とするのではなく、検出距離Ｌ及びサンプリング間隔ｎを決定する意義は、次のとおりである。すなわち、仮に、図６（ｂ）に示すように、複数の中心点ｉのすべてを対象としてサンプリング距離が近すぎると、中心点ｉを近似して結ぶ計算上の中心線Ｃ１が、ケーブル４の表面にある局部的な凹凸の影響を強く受けてしまうが、本実施形態のように、サンプリング間隔ｎの代表とする中心点Ｐｉ−ｎ，Ｐｉ，Ｐｉ＋ｎ・・・を定義することで、ケーブル４の表面にある局部的な凹凸の影響を強く受けることを防止できる。
以下、サンプリング間隔ｎ毎の中心点Ｐｉをサンプリング点ということもできる。読み取り誤差の補正に関して、以上の処理を第１ステップＳ３１（図５参照）という。
Thus, the significance of determining the detection distance L and the sampling interval n instead of targeting all of the plurality of center points i by the processing of the determination unit 35 is as follows. That is, as shown in FIG. 6B, if the sampling distance is too close for all of the plurality of center points i, the calculated center line C1 that approximates and connects the center points i is Although it is strongly influenced by local unevenness on the surface, as in this embodiment, by defining the center points Pi−n, Pi, Pi + n... Representative of the sampling interval n, the cable 4 Can be prevented from being strongly influenced by local unevenness on the surface of the substrate.
Hereinafter, the center point Pi for each sampling interval n can also be referred to as a sampling point. Regarding the correction of the reading error, the above process is referred to as a first step S31 (see FIG. 5).
そして、誤差処理部３１の補正部３６は、サンプリング間隔ｎ毎の中心点それぞれに対して、この中心点の位置情報についての補正を行う。
以下、この補正の具体例を説明する。
And the correction | amendment part 36 of the error process part 31 correct | amends about the positional information on this center point with respect to each center point for every sampling interval n.
A specific example of this correction will be described below.
図６（ａ）と図７（ａ）とに示すように、各中心点（Ｐｉ）に関して、その一つ前に隣りの中心点（Ｐｉ−ｎ）と、その一つ後に隣りの中心点（Ｐｉ＋ｎ）との３点に基づいて、その中心点（Ｐｉ）における曲率Ｋｉを次の式により求める。なお、この式において、中心点（Ｐｉ）等は３次元の座標ベクトルである。
また、図７（ｂ）に示すように、各中心点（Ｐｉ）とこの周囲の特徴点との位置に基づいて、及び、その隣りの中心点（Ｐｉ−ｎ）とこの周囲の特徴点との位置に基づいて、その中心点（Ｐｉ）におけるねじり率Ｔｉを次の式により求める。θｉとθｉ−ｎは中心点ＰｉとＰｉ−ｎのねじり角である。なお、この式において、中心点（Ｐｉ）等は３次元の座標ベクトルである。
なお、前記特徴点は、中心点Ｐｉと同じ断面画像ｇ中に含まれる任意の点とすることができ、例えば、図３（ｃ）において、境界線ｇ３上の点であって、その境界線ｇ３の形状が大きく変化している点であり、本実施形態では、境界線ｇ３上の点であって、隣り合う芯線４１，４１の間の凹んだ点Ｖ（谷となっている点）である。
以上の曲率、ねじり率を求める処理を第２ステップＳ３２（図５参照）という。
The feature point may be an arbitrary point included in the same cross-sectional image g as the center point Pi. For example, the feature point is a point on the boundary line g3 in FIG. This is a point where the shape of g3 is greatly changed. In the present embodiment, it is a point on the boundary line g3, which is a recessed point V (a valley) between the adjacent core wires 41, 41. is there.
The process for obtaining the above curvature and torsion ratio is referred to as a second step S32 (see FIG. 5).
次に、補正部３６は、各中心点（Ｐｉ）におけるケーブル４の曲げによる変形エネルギーＥｉを、次の式により算出する。また、式中の「ＥＩ」は曲げ剛性［Ｎｍｍ２］であり、（曲げモーメント）＝ＥＩ×Ｋｉという関係がある。
また、各中心点（Ｐｉ）におけるケーブル４のねじりによる変形エネルギーＦｉを、次の式により算出する。式中の「ＧＪ」はねじり剛性［Ｎｍｍ２］であり、（ねじりモーメント）＝ＧＪ×Ｔｉという関係がある。なお、これら式中のＳｉは、中心点間の距離である。
さらに、解析対象とするケーブル４の各中心点（Ｐｉ）における変形エネルギーの総和である総エネルギーＵを、次の式による算出する。なお、この補正の処理において、後に説明するが、この総エネルギーＵが最小となる場合に、一次補正後の中心点Ｐｉ’が得られる。
さらに、解析対象とするケーブル４の複数の中心点（Ｐｉ）それぞれにおける変形エネルギーのうち、曲げによる変形エネルギーの最大値をＥ０とし、ねじりによる変形エネルギーの最大値をＦ０として、各中心点Ｐｉにおける、曲げのエネルギーの比率ａｉ（ａｉ＝Ｅｉ／Ｅ０）、ねじりのエネルギーの比率ｂｉ（ｂｉ＝Ｆｉ／Ｆ０）を算出する。以上のエネルギーの値を算出する処理を第３ステップＳ３３（図５参照）という。 Further, among the deformation energies at each of the plurality of center points (Pi) of the cable 4 to be analyzed, the maximum value of the deformation energy due to bending is E0, and the maximum value of the deformation energy due to torsion is F0. The bending energy ratio ai (ai = Ei / E0) and the torsion energy ratio bi (bi = Fi / F0) are calculated. The process of calculating the above energy value is referred to as a third step S33 (see FIG. 5).
そして、前記総エネルギーＵが最小となるように、次の式により、各中心点を結ぶ線を直線化する。
つまり、この式では、各中心点（Ｐｉ）を、その隣接する２点の中心線（Ｐｉ−１、Ｐｉ＋１）を結ぶ直線上に投影して得た投影点（ｑｉ）を求め、そして、補正位置Ｐｉ’を求める（図８（ａ）参照）。
Then, a line connecting the center points is linearized by the following equation so that the total energy U is minimized.
That is, in this expression, a projection point (qi) obtained by projecting each center point (Pi) onto a straight line connecting the two adjacent center lines (Pi−1, Pi + 1) is obtained and corrected. A position Pi ′ is obtained (see FIG. 8A).
また、次の式により、各中心点におけるねじり率を平滑化し、各中心点の位置補正を行う。
この式では、中心点（Ｐｉ）を含むケーブル４の各断面画像ｇ上においてその中心点（Ｐｉ）の周囲の特徴点から求まる角度（θｉ）についても同様に、その隣接する２点の中心点（Ｐｉ−１、Ｐｉ＋１）のねじり率θｉ−ｎ，θｉ＋ｎから補正角度ψｉを求め、そして、補正位置（補正ねじり角度）θｉ’を求める（図８（ｂ）参照）。
Further, the torsion rate at each center point is smoothed by the following equation, and the position correction of each center point is performed.
In this expression, the angle (θi) obtained from the feature points around the center point (Pi) on each cross-sectional image g of the cable 4 including the center point (Pi) is similarly the center point of the two adjacent points. The correction angle ψi is obtained from the twist rates θi−n and θi + n of (Pi−1, Pi + 1), and the correction position (correction torsion angle) θi ′ is obtained (see FIG. 8B).
この補正を一次補正という。以上のように、誤差処理部３１の補正部３６は、中心点Ｐｉでの変形エネルギーが低下する方向へ、その中心点Ｐｉを移動させる。 This correction is called primary correction. As described above, the correction unit 36 of the error processing unit 31 moves the center point Pi in a direction in which the deformation energy at the center point Pi decreases.
ここで、前記の二つの式に関して説明する。曲率及びねじり率は、読み取り誤差によって桁違いに大きな数値となるため、前記のエネルギー比率ａｉ，ｂｉを重み係数として、これら式に採用することで、読み取り誤差要因に基づく曲率変化を優先的に除去することができる。つまり、補正部３６は、各中心点（Ｐｉ）での変形エネルギーを求め、この変形エネルギーの大きさに応じた移動量（つまり、前記重み係数に基づく移動量）について、変形エネルギーが低下する方向へその中心点（Ｐｉ）を移動させる。
これにより、ある中心点（Ｐｉ）において求められた変形エネルギーの値が、際立って大きい場合、その大きさに応じた移動量について、変形エネルギーが低下する方向へ中心点Ｐｉを移動させることができる。
以上の中心点（Ｐｉ）を補正する処理を第４ステップＳ３４（図５参照）という。
Here, the above two formulas will be described. Curvature and torsion are numerical values that are orders of magnitude larger due to reading errors. By adopting the energy ratios ai and bi as weighting factors in these equations, curvature changes based on reading error factors are preferentially removed. can do. That is, the correction unit 36 obtains the deformation energy at each center point (Pi), and the deformation energy decreases in the movement amount corresponding to the deformation energy (that is, the movement amount based on the weighting factor). The center point (Pi) of the navel is moved.
Thereby, when the value of the deformation energy obtained at a certain center point (Pi) is remarkably large, the center point Pi can be moved in the direction in which the deformation energy decreases with respect to the movement amount corresponding to the magnitude. .
The process of correcting the above center point (Pi) is referred to as a fourth step S34 (see FIG. 5).
さらに、補正部３６は、図９（ａ）に示すように、各中心点（Ｐｉ）に関して、元の読み取り位置（Ｐ０＿ｉ）と、補正後の位置（前記補正位置Ｐｉ’）との距離を算出し、この距離と読み取り誤差の最大値Δとを比較し、算出した距離が読み取り誤差の最大値Δよりも大きい（乖離している）場合には、次の式による二次補正を行い、二次補正後の中心点の位置をＰｉ’’とする。
ねじり率についても同様に、角度読み取り誤差の最大値δよりも大きい場合は、次の式による二次補正を行い、二次補正後の中心点の位置をθｉ’’とする（図９（ｂ）参照）。以上の処理を第５ステップＳ３５（図５参照）という。
図５の第４ステップＳ３４で説明したように、誤差処理部３１の補正部３６は、各中心点（Ｐｉ）での変形エネルギーが低下する方向へこの中心点（Ｐｉ）を移動させるが、さらに、この第５ステップＳ３５では、補正部３６によるこの中心点（Ｐｉ）の移動は、読み取り誤差（最大誤差）の範囲以内、つまり、読み取り誤差の最大値以下の範囲で行われる。 As described in the fourth step S34 in FIG. 5, the correction unit 36 of the error processing unit 31 moves the center point (Pi) in a direction in which the deformation energy at each center point (Pi) decreases. In the fifth step S35, the movement of the center point (Pi) by the correction unit 36 is performed within the range of the reading error (maximum error), that is, within the range of the reading error maximum value or less.
なお、本実施形態における読み取り誤差の最大値Δ，δは、取得部３０がケーブル４の中心点の位置情報（座標値）を取得する際に（図４のステップＳ２）生じる可能性のある最大誤差であり、前記のとおり、本実施形態では、画像解析の際の画素の基本単位となる１ピクセルに相当する値である。 Note that the maximum reading error values Δ and δ in the present embodiment may occur when the acquisition unit 30 acquires position information (coordinate values) of the center point of the cable 4 (step S2 in FIG. 4). This is an error, and as described above, in the present embodiment, it is a value corresponding to one pixel which is a basic unit of a pixel at the time of image analysis.
さらに、補正部３６は、補正前の総エネルギーＵ（ｔ−ｄｔ）の他に、補正後の総エネルギーＵ（ｔ）を求め、これら補正前後の総エネルギーの変化量を求め、この変化量を、既定の閾値と比較する（図５の第６ステップＳ３６）。この変化量が閾値未満となった場合（第６ステップＳ３６でＹｅｓの場合）、総エネルギーの最小状態が求まったとして、その状態における補正後の中心点Ｐｉ’’の座標値を、最終的な補正後の中心点の位置に関する情報として生成する。 Further, the correction unit 36 obtains the total energy U (t) after correction in addition to the total energy U (t−dt) before correction, calculates the change amount of the total energy before and after the correction, and calculates the change amount. Compared with a predetermined threshold value (sixth step S36 in FIG. 5). If this amount of change is less than the threshold value (Yes in the sixth step S36), assuming that the minimum state of the total energy has been obtained, the coordinate value of the corrected center point Pi ″ in that state is determined as the final value. It is generated as information on the position of the center point after correction.
これに対して、前記変化量が未だ閾値以上である場合（第６ステップＳ３６でＮｏの場合）、図５の第２ステップＳ３２に戻り、「Ｐｉ＝Ｐｉ’’」及び「θｉ＝θｉ’’」として、各ステップＳ３２〜Ｓ３５の処理を、前記変化量が閾値以下となるまで繰り返す（第６ステップＳ３６でＹｅｓとなるまで繰り返す）。
このように、補正部３６は、複数の中心点それぞれの変形エネルギーを総和した総エネルギーが、閾値よりも小さくなるまで、中心点を移動させる処理（ステップＳ３２〜ステップＳ３５までの処理）を繰り返し行う。
On the other hand, if the amount of change is still greater than or equal to the threshold (No in the sixth step S36), the process returns to the second step S32 in FIG. 5, and “Pi = Pi ″” and “θi = θi ″. The processing in steps S32 to S35 is repeated until the amount of change is equal to or less than the threshold value (repeated until Yes in the sixth step S36).
As described above, the correction unit 36 repeatedly performs the process of moving the center point (the process from step S32 to step S35) until the total energy obtained by summing the deformation energy of each of the plurality of center points becomes smaller than the threshold value. .
以上の読み取り誤差の補正処理のように、ケーブル４における総エネルギーが最小となるようにして行うケーブル４の中心点の補正は、実際のケーブル４の状態（挙動）と関連性を有している。このため、ローパスフィルタを用いて平滑化処理を行う場合（比較例）では、その処理と実際のケーブルの状態（曲げやねじりの挙動）との間には全く関連性がなく、どの程度の強さ・回数で平滑化処理すればよいのか判断が困難であるという問題点があったが、本実施形態の場合、このような問題点は解消される。 The correction of the center point of the cable 4 performed so that the total energy in the cable 4 is minimized as in the above-described reading error correction processing is related to the actual state (behavior) of the cable 4. . For this reason, when the smoothing process is performed using a low-pass filter (comparative example), there is no relation between the process and the actual cable state (bending or twisting behavior), and how strong the process is. There is a problem that it is difficult to determine whether the smoothing process should be performed by the number of times. In the case of this embodiment, such a problem is solved.
そして、補正部３６によって移動させた中心点を、誤差処理部３１の設定部３７は、ケーブル４の断面内における新たな中心点として設定する。以下、この読み取り誤差の補正処理により補正したケーブル４の新たな中心点Ｐｉ’’を、点ｉＮと定義する。 Then, the setting unit 37 of the error processing unit 31 sets the center point moved by the correction unit 36 as a new center point in the cross section of the cable 4. Hereinafter, a new center point Pi ″ of the cable 4 corrected by the reading error correction process is defined as a point i N.
なお、各中心点（Ｐｉ）での変形エネルギー、及び、ケーブル４の総エネルギーは、ケーブル４の曲げによる変形エネルギーとケーブル４のねじりによる変形エネルギーとの双方に基づくエネルギーであってもよいが、いずれか一方のみであってもよい。つまり、ケーブル４の曲げによる変形エネルギー、又は、ケーブル４のねじりによる変形エネルギーに着目して、前記実施形態に係る読み取り誤差の補正が行われてもよい。 The deformation energy at each center point (Pi) and the total energy of the cable 4 may be energy based on both the deformation energy due to the bending of the cable 4 and the deformation energy due to the twisting of the cable 4. Either one may be sufficient. That is, the reading error according to the embodiment may be corrected by paying attention to the deformation energy due to the bending of the cable 4 or the deformation energy due to the twisting of the cable 4.
以上の本実施形態に係る補正処理（誤差処理）を行う解析システムによれば、ケーブル４の断面画像から、その断面におけるケーブル４の中心点ｉが取得されるが、この中心点ｉの取得の際には、前記のとおり読み取り誤差が含まれる。そこで、誤差処理部３１によれば、この誤差を含むケーブル４の中心点ｉを、実際のケーブル４の状態に即して補正することが可能となり、ケーブル４の状態を解析するために必要となる中心点の位置情報（座標値）を、正確に求めることができる。 According to the analysis system that performs the correction processing (error processing) according to the above-described embodiment, the center point i of the cable 4 in the cross section is acquired from the cross-sectional image of the cable 4, and the acquisition of the center point i is performed. In this case, as described above, a reading error is included. Therefore, according to the error processing unit 31, the center point i of the cable 4 including this error can be corrected according to the actual state of the cable 4, and is necessary for analyzing the state of the cable 4. The position information (coordinate values) of the center point can be obtained accurately.
すなわち、実際のケーブル４の状態（曲げやねじり等の挙動）と、そのケーブル４の断面内における中心点での変形エネルギーとは関連性がある。したがって、例えば、ある中心点ｉの位置情報が大きな誤差を含んで取得され、その位置情報に基づいてその中心点での変形エネルギーが算出された場合、その変形エネルギーは、実際の値よりも大きくなってしまう。
しかし、このような場合であっても、本実施形態に係る誤差処理部３１によれば、誤差を含む中心点ｉを、変形エネルギーが低下する方向へ移動させ、しかも、この中心点ｉの移動を最大誤差の範囲以内で行うことにより、この中心点の位置（位置情報）を、実際のケーブル４の状態に即した位置へと補正することが可能となる。
そして、このように補正した中心点（Ｐ’’）が、ケーブル４の断面内における新たな中心点として設定され、この新たな中心点に基づいて、以下に示すケーブル４の状態（挙動）に関する解析を行えば、その解析精度を高めることが可能となる。
That is, the actual state of the cable 4 (behavior such as bending and twisting) and the deformation energy at the center point in the cross section of the cable 4 are related. Therefore, for example, when the position information of a certain center point i is acquired with a large error and the deformation energy at the center point is calculated based on the position information, the deformation energy is larger than the actual value. turn into.
However, even in such a case, according to the error processing unit 31 according to the present embodiment, the center point i including the error is moved in the direction in which the deformation energy decreases, and the movement of the center point i is performed. Is performed within the range of the maximum error, the position of the center point (position information) can be corrected to a position that matches the actual state of the cable 4.
The center point (P ″) corrected in this way is set as a new center point in the cross section of the cable 4, and the following state (behavior) of the cable 4 is based on the new center point. If analysis is performed, the analysis accuracy can be increased.
なお、新たな中心点に基づく、ケーブル４の状態（挙動）に関する解析としては、以下に説明する（図４のステップＳ４〜Ｓ７）ケーブル４の曲率分布の生成及び出力以外に、ケーブル４のねじり率の分布を生成、出力してもよい。
または、読み取り誤差を補正して得られた、新たな中心点の位置情報を出力してもよい（図４のステップＳ８）。この場合、新たな中心点の位置情報に基づくことで、ケーブル４の配線（線形）についての情報が得られ、ケーブル４の直径の情報も考慮して、ケーブル４の周囲に存在する他の部品、他のケーブルとの干渉の有無を確認する解析を行うことが可能となる。
なお、以下では、ケーブル４の曲率分布の生成（出力）を例として説明する。
The analysis on the state (behavior) of the cable 4 based on the new center point is described below (steps S4 to S7 in FIG. 4). In addition to the generation and output of the curvature distribution of the cable 4, the torsion of the cable 4 is performed. A rate distribution may be generated and output.
Alternatively, position information of a new center point obtained by correcting the reading error may be output (step S8 in FIG. 4). In this case, based on the position information of the new center point, information on the wiring (linear) of the cable 4 can be obtained, and other parts existing around the cable 4 in consideration of the information on the diameter of the cable 4. It becomes possible to perform an analysis for confirming the presence or absence of interference with other cables.
Hereinafter, generation (output) of the curvature distribution of the cable 4 will be described as an example.
〔２．４ 全体座標から局所座標への変換〕
コンピュータ２（解析装置３）が有する局所座標変換部３２（図２参照）は、前記読み取り誤差の補正をそれぞれ行った複数の前記点ｉＮの座標値（全体座標での座標値）を、以下に説明する局所座標の座標値（位置情報）に変換する（図４のステップＳ４）。
局所座標は、ｕ軸、ｖ軸、ｗ軸を有する３次元直交座標であり、点ｉＮを局所座標原点とする局所座標の各軸を、ｕｉ軸，ｖｉ軸，ｗｉ軸と表す。なお、以下では、ｕｉ，ｖｉ，ｗｉは、局所座標の軸を表すだけでなく、各軸方向の単位ベクトルを表す場合がある。
[2.4 Conversion from global coordinates to local coordinates]
The local coordinate conversion unit 32 (see FIG. 2) included in the computer 2 (analysis device 3) obtains the coordinate values (coordinate values in the overall coordinates) of the plurality of points i N that have been subjected to the correction of the reading error, as follows. Are converted into coordinate values (positional information) of local coordinates described in (4) (step S4 in FIG. 4).
The local coordinates are three-dimensional orthogonal coordinates having the u axis, the v axis, and the w axis, and each axis of the local coordinates having the point i N as the local coordinate origin is represented as a u i axis, a v i axis, and a w i axis. . In the following, u i , v i , and w i may represent not only axes of local coordinates but also unit vectors in the respective axis directions.
図１０（ａ）に示すように、任意の点ｉＮの局所座標のｗｉ軸の方向は、点ｉＮに隣接する点（一つ手前の点）ｉＮ−１から、点ｉＮに向かう方向に一致するように設定される。したがって、全体座標からみると、各点ｉＮを原点とする局所座標におけるｗｉ軸は、それぞれ、ケーブルの屈曲により、異なる方向を向き得る。 As shown in FIG. 10 (a), the direction of the wi- axis of the local coordinates of an arbitrary point i N is changed from a point adjacent to the point i N (one point before) i N −1 to a point i N. It is set to match the direction of heading. Therefore, when viewed from the global coordinate, w i axis in the local coordinate system as the origin the points i N, respectively, by bending of the cable may orientations different directions.
各局所座標のｕｉ軸及びｖｉ軸は、各局所座標におけるｗｉ軸に直交する平面内に設定される。
各局所座標のｕｉ軸は、点ｉＮの変化によっては大きく変化しないか、又は、点ｉＮの位置の変化に応じて連続的に変化し、かつ、ｗｉ軸と直交するベクトルの方向に設定される。各局所座標のｖｉ軸は、ｕｉ，ｗｉ軸と直交するベクトルの方向に設定される。
ｕｉ軸及びｖｉ軸を設定するには、例えば、図１０（ｂ）に示すように、曲率の算出対象となっている全ての点ｉＮのｗｉ軸に対して、平行とならない固定の単位ベクトルｕ０を予め規定する。そして、ｖｉ＝ｗｉ×ｕ０のベクトル演算、及び、ｕｉ＝ｖｉ×ｗｉのベクトル演算により、ｕｉ軸及びｖｉ軸の方向を持つ単位ベクトルを算出すればよい。なお、上記ベクトル演算式において「×」は、外積を求めるためのベクトル演算記号である。
The u i axis and the v i axis of each local coordinate are set in a plane orthogonal to the w i axis in each local coordinate.
U i axis of each local coordinate is either not greatly changed by a change of the point i N, or continuously changes according to the change in position of the point i N, and the direction of the vector perpendicular to the w i axis Set to The v i axis of each local coordinate is set in the direction of a vector orthogonal to the u i and w i axes.
In order to set the u i axis and the v i axis, for example, as shown in FIG. 10 (b), fixed that is not parallel to the w i axis of all the points i N that are to be calculated for curvature. The unit vector u 0 is defined in advance. The vector operation of v i = w i × u 0 , and, by vector operation of u i = v i × w i, may be calculated unit vector having a direction u i axis and v i axis. In the above vector arithmetic expression, “x” is a vector arithmetic symbol for obtaining an outer product.
また、ｕｉ軸及びｖｉ軸を設定するには、例えば、図１０（ｃ）に示すように、ケーブル４の位置ｉＮからみた特定位置、例えば、特定の素線４３の中心位置ｇ５への単位ベクトルをｕ０（ｉ）として規定しておく。そして、上記と同様に、ｖｉ＝ｗｉ×ｕ０（ｉ）のベクトル演算、及び、ｕｉ＝ｖｉ×ｗｉのベクトル演算により、ｕｉ軸及びｖｉ軸の方向を持つ単位ベクトルを算出すればよい。 Further, in order to set the u i axis and the v i axis, for example, as shown in FIG. 10C, to a specific position viewed from the position i N of the cable 4, for example, to the center position g 5 of the specific strand 43. Is defined as u 0 (i). Then, similarly to the above, a unit vector having directions of the u i axis and the v i axis is obtained by the vector operation of v i = w i × u 0 (i) and the vector operation of u i = v i × w i. May be calculated.
各点ｉＮの局所座標の設定の仕方は、上記のものに限られないが、事後的に局所座標値を全体座標値に変換したり、局所座標でのケーブル４の状態を評価したりできるように、所定のルールに基づいて、一意に決定されるものであればよい。なお、例示した局所座標の設定の仕方によれば、ｕｉ軸及びｖｉ軸は、ｗｉ軸の方向の連続的な変化に応じて、その方向が連続的に変化するため、点ｉＮの位置の変位や曲率を算出するのに適切であるとともに、後述の平滑化にも適切なものとなっている。 Although the method of setting the local coordinates of each point i N is not limited to the above, it is possible to convert the local coordinate values into global coordinate values or to evaluate the state of the cable 4 at the local coordinates afterwards. In this way, it may be determined uniquely based on a predetermined rule. Note that according to the method of setting the illustrated local coordinates, u i-axis and v i axis, in response to continuous change in the direction of w i axis, because the direction is changed continuously, the point i N This is suitable for calculating the displacement and curvature of the position and also for smoothing described later.
局所座標への変換について、さらに説明すると、局所座標変換部３２として機能するＣＰＵ２１は、記憶部２５に格納されている全体座標での点ｉＮの位置情報（座標値）を、次の式に基づく演算により、上記のように設定される局所座標における座標値に変換する。複数（４以上）の点ｉＮの局所座標における座標値（位置情報）は、記憶部２５に格納される。
ここで、この式中のＡは、任意の点ｉＮについての全体座標における座標値（ベクトル値）であり、Ｂは、局所座標における座標値（ベクトル値）であり、ｏは、前記局所座標の原点の全体座標における座標値（ベクトル値）であり、ｅｕ，ｅｖ，ｅｗは、前記局所座標軸ｕ，ｖ，ｗの単位ベクトルである。Ａ，Ｂ，ｏ，ｅｕ，ｅｖ，ｅｗは、それそれ、次の式ように定義される（図１１参照）。
本実施形態では、点ｉＮ＋１の座標値を示す局所座標の原点は、点ｉＮが採用される。したがって、局所座標における点ｉＮ＋１の座標値Ｂは、隣接する点（一つ手前の点）ｉＮからみた、点ｉＮ＋１の変位量を示すことになる。より具体的は、座標値Ｂは、隣接する点ｉＮからみた、ｕｉ軸方向の変位と、ｖｉ軸方向の変位と、を示しており、これらの変位は、点ｉＮ＋１におけるケーブル４の曲げ度合いを示す情報となっている。また、当然ながら、座標値Ｂは、ｗｉ軸方向の変位も示している。
なお、点ｉＮ＋１の座標値を示す局所座標の原点は、点ｉＮに限定されるものではなく、点ｉＮ＋１近傍の他の点であってもよい。
In the present embodiment, the point i N is adopted as the origin of the local coordinates indicating the coordinate value of the point i N +1. Therefore, the coordinate value B of the point i N +1 in the local coordinates indicates the displacement amount of the point i N +1 when viewed from the adjacent point (one point before) i N. More specifically, the coordinate value B indicates the displacement in the u i axis direction and the displacement in the v i axis direction as seen from the adjacent point i N , and these displacements are the cable at the point i N +1. 4 indicates the degree of bending. Also, of course, the coordinate values B also shows w i axis direction of displacement.
Note that the origin of the local coordinates representing the coordinates of the point i N +1 is not intended to be limited to the point i N, may be other points of the point i N +1 vicinity.
本実施形態では、点ｉＮ＋１の座標値を示す局所座標のｗｉ軸の方向は、点ｉＮ−１から点ｉＮに向かう方向としたが、点ｉＮ−１から点ｉＮ＋１に向かう方向、又は、点ｉＮから点ｉＮ＋１に向かう方向などとしても良い。つまり、点ｉＮ＋１の座標値を示す局所座標のｗ軸の方向は、点ｉＮ＋１又はその付近のケーブル４の長手方向にほぼ沿っていればよい。 In this embodiment, the direction of the w i axis of the local coordinate indicating the coordinate value of the point i N +1 is the direction from the point i N −1 to the point i N , but the point i N −1 to the point i N +1 Or a direction from the point i N to the point i N +1. In other words, the direction of the w axis of the local coordinates representing the coordinates of the point i N +1 need only substantially along the longitudinal direction of the point i N +1 or cable 4 near.
〔２．５ 曲げ方向成分別の曲率算出〕
〔２．５．１ 第１の曲率算出方法（外接円近似）〕
コンピュータ２（解析装置３）が有する形状データ生成部３３（図２参照）は、記憶部２５に格納されている複数の点ｉＮの局所座標での座標値（位置情報）を用いて、ｕｉ軸方向、ｖｉ軸方向毎の変位データ（位置情報）を生成し、この変位データから各方向ｕｉ，ｖｉごとの曲率分布を生成する（図４のステップＳ５）。
[2.5 Calculation of curvature by bending direction component]
[2.5.1 First curvature calculation method (circumscribed circle approximation)]
The shape data generation unit 33 (see FIG. 2) included in the computer 2 (analysis device 3) uses the coordinate values (positional information) at the local coordinates of the plurality of points i N stored in the storage unit 25, and u Displacement data (position information) for each i- axis direction and v- i- axis direction is generated, and a curvature distribution for each direction u i and v i is generated from this displacement data (step S5 in FIG. 4).
ｕｉ軸方向の変位データは、ケーブル４上での長手方向位置を示す指標値Ｌｉ（ケーブル端部からの距離など）が示す位置（点ｉＮ）におけるケーブル４のｕｉ軸方向変位（隣接する点ｉＮ−１からの変位）を示すものである。つまり、ｕｉ軸方向の変位データは、複数の点ｉＮの局所座標値におけるｕｉ軸の値の集合から構成される。
ｖｉ軸方向の変位データは、前記指標値Ｌｉが示す位置（点ｉＮ）におけるケーブル４のｖｉ軸方向変位（隣接する点ｉＮ−１からの変位）を示すものである。つまり、ｖｉ軸方向の変位データは、複数の点ｉＮの局所座標値におけるｖｉ軸の値の集合から構成される。
displacement data of u i axis direction, longitudinal index value indicating the direction position L i (such as the distance from the cable end) u i axial displacement of the cable 4 in position (point i N) indicated by the on cable 4 ( Displacement from the adjacent point i N −1). In other words, the displacement data in the u i axis direction is composed of a set of u i axis values in the local coordinate values of a plurality of points i N.
The displacement data in the v i- axis direction indicates the displacement in the v i- axis direction (displacement from the adjacent point i N −1) of the cable 4 at the position (point i N ) indicated by the index value L i . That is, the displacement data in the v i axis direction is composed of a set of values of the v i axis in the local coordinate values of a plurality of points i N.
形状データ生成部３３の機能について説明する。形状データ生成部３３として機能するＣＰＵ２１は、ｕｉ軸方向、ｖｉ軸方向ごとの変位データ（位置情報）を、全体座標における各点ｉＮごとの座標値（位置情報）に戻す。そして、ＣＰＵ２１は、複数の点ｉＮの中の任意の点ｉＮの曲率を求める場合、その点ｉＮの両隣の点ｉＮ−１，ｉＮ＋１の座標を、それぞれ、その点ｉＮを原点とする局所座標の座標値に変換する。 The function of the shape data generation unit 33 will be described. The CPU 21 functioning as the shape data generation unit 33 returns the displacement data (position information) for each of the u i axis direction and the v i axis direction to the coordinate value (position information) for each point i N in the overall coordinates. Then, CPU 21, when determining the curvature at any point i N of the plurality of points i N, the point i N -1 on both sides of the point i N, the coordinates of the i N +1, respectively, the point i N Is converted to the coordinate value of local coordinates with the origin as.
さらに、ＣＰＵ２１は、点ｉＮ−１，ｉＮ＋１の局所座標値から、外接円の式に基づき、点ｉＮの曲率を算出する。曲率の算出は、局所座標のｖｉ−ｗｉ面に投影した曲率Ｋｕ，ｕｉ−ｗｉ面に投影した曲率Ｋｖそれぞれついて別々に行われる。つまり、複数の方向成分ごとの曲率Ｋｕ，Ｋｖが算出される。なお、ｖｉ−ｗｉ面に投影した曲率Ｋｕについては、各点についてのｕｉ軸の座標値を０として演算すればよい。
点ｉＮにおける曲率Ｋｕ，Ｋｖの算出は、例えば、外接円の式を用いて行うことができる。
外接円の式による曲率の算出には、図１２に示すように、点ｉＮ−１をＡ、点ｉＮをＯ，点ｉＮ＋１をＢとし、ベクトルＯＡ，ＯＢを算出する。そして、ＯＡ，ＯＢの角度を算出する。ＯＡ，ＯＢの角度θは、ｃｏｓθ＝ＯＡ・ＯＢ／（（｜ＯＡ｜）｜ＯＢ｜）により求めることが可能である。
この角度θを用いて、外接円の式（Ｒ＝｜ＡＢ｜／ｓｉｎθ）により、曲率半径Ｒを算出することができる。そして、この曲率半径Ｒより、曲率Ｋ＝１／Ｒを求めることができる。
Further, the CPU 21 calculates the curvature of the point i N from the local coordinate values of the points i N −1 and i N +1 based on the circumscribed circle formula. Calculation of the curvature, the local coordinates of v i -w i curvature projected on the plane K u, is performed separately with each u i -w i curvature projected on the plane K v. That is, the curvatures K u and K v for each of the plurality of direction components are calculated. Note that the curvature K u projected on the v i -w i plane may be calculated by setting the coordinate value of the u i axis for each point to zero.
The curvatures K u and K v at the point i N can be calculated using, for example, a circumscribed circle formula.
In calculating the curvature by the circumscribed circle formula, as shown in FIG. 12, the point i N −1 is A, the point i N is O, the point i N +1 is B, and vectors OA and OB are calculated. Then, the angles of OA and OB are calculated. The angle θ between OA and OB can be obtained by cos θ = OA · OB / ((| OA |) | OB |).
Using this angle θ, the radius of curvature R can be calculated by the circumscribed circle equation (R = | AB | / sin θ). From this curvature radius R, the curvature K = 1 / R can be obtained.
〔２．５．２ 第２の曲率算出方法（ケーブル軸（ｗ軸）からの変化量２次微分換算）〕
各軸ｕｉ，ｖｉまわりの曲率Ｋｕ，Ｋｖは、次の式によって求めることもできる。
The curvatures K u and K v around the axes u i and v i can also be obtained by the following equations.
上記式によって曲率Ｋｕ，Ｋｖを求めるには、前記変位データを用いて、点ｉＮと点ｉＮ＋１間のＺ微分値を、次の式により求める。
点ｉＮ−１，点ｉＮにおける微分値は、次の式のとおりである。
したがって、点ｉＮ−１から点ｉＮ間の距離をｓｉとし、点ｉＮから点ｉＮ＋１間の距離をｓｉ＋１とすると、数値解析手法における差分法に基づき、曲率Ｋｕ，Ｋｖ≒２次微分値は、次の式により算出できる（図１３参照）。
上記のようにして各点ｉＮについて算出された曲率Ｋｕからなる曲率分布（第１の方向成分別別曲率分布）と、各点ｉＮについて算出された曲率Ｋｖからなる曲率分布（第２の方向成分別曲率分布）が、記憶部２５に格納される。
なお、上記演算方法は、一例であり、局所座標の定義の仕方に応じて演算方法を適宜変更すればよい。例えば、ケーブル長手方向（ｗ軸方向）を、点ｉＮ−１から点ｉＮ＋１に向かう方向、又は、点ｉＮから点ｉＮ＋１に向かう方向とした場合、それに応じて演算方法を変更すればよい。
また、形状に与えられた微分方程式を解くことができる数値解析手法として、上記では、差分法を採用したが、有限要素法などの他の数値解析手法を用いて、軸からの位置変動の２次微分（曲率成分）を求めることもできる。
A curvature distribution (first curvature component-specific curvature distribution) composed of the curvature K u calculated for each point i N as described above and a curvature distribution (the first curvature distribution composed of the curvature K v calculated for each point i N ). 2 directional component curvature distribution) is stored in the storage unit 25.
In addition, the said calculation method is an example and what is necessary is just to change a calculation method suitably according to the method of the definition of a local coordinate. For example, the cable longitudinal direction (w direction), the direction from the point i N -1 to the point i N +1, or if the direction from the point i N to the point i N +1, change the calculation method accordingly do it.
In the above, the difference method is adopted as a numerical analysis method capable of solving the differential equation given to the shape. However, by using another numerical analysis method such as a finite element method, the position variation from the axis 2 A second derivative (curvature component) can also be obtained.
〔２．６ 曲率分布の平滑化〕
形状データ生成部３３は、さらに、前記曲率分布の平滑化を行うことで、曲率分布に含まれるノイズの除去／抑制を行う機能を有している（図４のステップＳ６）。
この平滑化の処理は、例えば、近似関数による近似のほか、ローパスフィルタによって脈動を抑制／除去することにより行うことができる。
[2.6 Smoothing the curvature distribution]
The shape data generation unit 33 further has a function of removing / suppressing noise included in the curvature distribution by smoothing the curvature distribution (step S6 in FIG. 4).
This smoothing process can be performed, for example, by suppressing / removing pulsation with a low-pass filter in addition to approximation with an approximation function.
〔２．７ 曲率分布出力〕
形状データ生成部３３は、平滑化処理された曲率Ｋｕからなる曲率分布（第１の方向成分別別曲率分布）及び曲率Ｋｖからなる曲率分布（第２の方向成分別曲率分布）から、絶対曲率分布を求める。そして、形状データ生成部３３は、平滑化処理された第１・第２の方向成分別曲率分布、及び／又は、絶対曲率分布を出力する（図４のステップＳ７）。
[2.7 Curvature distribution output]
Shape data generating unit 33, the curvature distribution consisting treated smoothed curvature K u (first direction component by different curvature distribution) and curvature distribution (second direction component-specific curvature distribution) consisting of curvature K v, Find the absolute curvature distribution. Then, the shape data generation unit 33 outputs the smoothed first and second direction component-specific curvature distributions and / or absolute curvature distributions (step S7 in FIG. 4).
絶対曲率分布は、第１及び第２の方向成分別曲率分布のように、曲げ方向成分毎の曲率分布ではなく、方向とは無関係に、各点ｉＮにおけるケーブル曲率の分布を示すものである。
形状データ生成部３３は、各点ｉＮにおける絶対曲率Ｋｉを、Ｋｉ＝Ｋｕｉ２＋Ｋｖｉ２によって算出する。
The absolute curvature distribution is not a curvature distribution for each bending direction component, like the first and second direction component curvature distributions, but indicates a distribution of the cable curvature at each point i N regardless of the direction. .
The shape data generation unit 33 calculates the absolute curvature K i at each point i N by K i = K ui2 + K vi2 .
なお、本実施形態の解析システムは、曲率分布のほか、変位データを出力してもよい。変位データは、局所座標によるものであってもよいが、ケーブルの状態の評価をする上で、全体座標が好ましい場合には、次の式に基づいて、局所座標値Ｂを全体座標値Ａに変換して出力すればよい。
なお、本実施形態では、図４のステップＳ６において平滑化処理を実行しているが、この処理を不要としてもよい。
また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
In the present embodiment, the smoothing process is executed in step S6 of FIG. 4, but this process may be unnecessary.
In addition, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
前記実施形態では、ケーブル４の３次元位置情報を、スキャナ装置１によって複数の断面画像ｇとして取得しているが、３次元位置情報は、他の装置により取得してもよく、３次元読み取り装置等によってケーブル４の複数の点の座標値を読み取ることができる。 In the embodiment, the three-dimensional position information of the cable 4 is acquired as a plurality of cross-sectional images g by the scanner device 1, but the three-dimensional position information may be acquired by other devices. The coordinate values of a plurality of points on the cable 4 can be read out by, for example.
２：コンピュータ ４：ケーブル ２６：解析プログラム（コンピュータプログラム） ３０：取得部 ３１：誤差処理部 ３５：決定部（決定手段） ３６：補正部（補正手段） ３７：設定部（設定手段） 2: Computer 4: Cable 26: Analysis program (computer program) 30: Acquisition unit 31: Error processing unit 35: Determination unit (determination unit) 36: Correction unit (correction unit) 37: Setting unit (setting unit)
Claims (7)
前記ケーブルの長手方向に沿った複数箇所について当該ケーブルの断面内における基準点の位置情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記位置情報の誤差を低減する処理を行う誤差処理部と、
を備え、
前記誤差処理部は、
前記基準点での変形エネルギーが低下する方向へ当該基準点を移動させると共に、この基準点の移動を、前記取得部による前記位置情報の取得の際に生じる可能性のある最大誤差の範囲以内で行う補正部と、
前記補正部によって移動させた前記基準点を、前記ケーブルの断面内における新たな基準点として設定する設定部と、
を有していることを特徴とするケーブル解析システム。 An analysis system for analyzing the state of a cable,
An acquisition unit that acquires position information of a reference point in a cross section of the cable for a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable;
An error processing unit that performs a process of reducing an error in the position information acquired by the acquisition unit;
With
The error processing unit
The reference point is moved in a direction in which the deformation energy at the reference point decreases, and the reference point is moved within a range of a maximum error that may occur when the acquisition unit acquires the position information. A correction unit to perform,
A setting unit that sets the reference point moved by the correction unit as a new reference point in the cross section of the cable;
A cable analysis system characterized by comprising:
前記補正部は、前記サンプリング間隔毎の前記基準点それぞれに対して、当該基準点の移動を行う請求項１〜４のいずれか一項に記載のケーブル解析システム。 The error processing unit further includes a determination unit that determines the sampling interval based on a cross-sectional dimension of a cable in order to use the reference point to be corrected as a reference point for each sampling interval.
The cable analysis system according to claim 1, wherein the correction unit moves the reference point for each of the reference points at each sampling interval.
前記取得ステップにおいて取得した前記位置情報の誤差を低減する処理を行う誤差処理ステップと、
を備え、
前記誤差処理ステップでは、
前記基準点での変形エネルギーが低下する方向へ当該基準点を移動させると共に、この基準点の移動を、前記取得ステップでの前記位置情報の取得の際に生じる可能性のある最大誤差の範囲以内で行い、
この移動させた前記基準点を、前記ケーブルの断面内における新たな基準点として設定することを特徴とするケーブル解析方法。 An acquisition step of acquiring position information of a reference point in a cross section of the cable for a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable;
An error processing step for performing processing for reducing an error in the position information acquired in the acquisition step;
With
In the error processing step,
The reference point is moved in a direction in which the deformation energy at the reference point decreases, and the reference point is moved within the range of the maximum error that may occur when the position information is acquired in the acquisition step. Done in
The cable analysis method, wherein the moved reference point is set as a new reference point in the cross section of the cable.
コンピュータを、
前記誤差処理において、前記基準点での変形エネルギーが低下する方向へ当該基準点を移動させると共に、この基準点の移動を、前記取得処理での前記位置情報の取得の際に生じる可能性のある最大誤差の範囲以内で行う補正手段、
及び、前記補正手段によって移動させた前記基準点を、前記ケーブルの断面内における新たな基準点として設定する設定手段、
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。 An acquisition process for acquiring position information of a reference point in a cross section of the cable at a plurality of locations along the longitudinal direction of the cable, and an error process for reducing an error in the acquired position information are executed by a computer. A computer program,
Computer
In the error processing, the reference point is moved in a direction in which the deformation energy at the reference point decreases, and the movement of the reference point may occur when the position information is acquired in the acquisition process. Correction means to be performed within the maximum error range,
And setting means for setting the reference point moved by the correction means as a new reference point in the cross section of the cable,
A computer program that functions as a computer program.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012074530A JP5919949B2 (en) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | Cable analysis system, cable analysis method, and computer program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012074530A JP5919949B2 (en) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | Cable analysis system, cable analysis method, and computer program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013205219A true JP2013205219A (en) | 2013-10-07 |
| JP5919949B2 JP5919949B2 (en) | 2016-05-18 |
Family
ID=49524443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012074530A Active JP5919949B2 (en) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | Cable analysis system, cable analysis method, and computer program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5919949B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018014362A (en) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 富士通株式会社 | Manufacturing device for electronic apparatus and cable shape estimation program |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4725963A (en) * | 1985-05-09 | 1988-02-16 | Scientific Measurement Systems I, Ltd. | Method and apparatus for dimensional analysis and flaw detection of continuously produced tubular objects |
| JPH0696163A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Blended curved surface generator |
| JPH06259555A (en) * | 1993-03-04 | 1994-09-16 | Olympus Optical Co Ltd | Outline extracting device for picture |
| JP2007205802A (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Cable shape state measuring method, cable shape state measuring system used in it, cable shape state measuring program, and cable state evaluation method |
| JP2007312837A (en) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | Region extracting apparatus, region extracting method and program |
-
2012
- 2012-03-28 JP JP2012074530A patent/JP5919949B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4725963A (en) * | 1985-05-09 | 1988-02-16 | Scientific Measurement Systems I, Ltd. | Method and apparatus for dimensional analysis and flaw detection of continuously produced tubular objects |
| JPH0696163A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Blended curved surface generator |
| JPH06259555A (en) * | 1993-03-04 | 1994-09-16 | Olympus Optical Co Ltd | Outline extracting device for picture |
| JP2007205802A (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Cable shape state measuring method, cable shape state measuring system used in it, cable shape state measuring program, and cable state evaluation method |
| JP2007312837A (en) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | Region extracting apparatus, region extracting method and program |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018014362A (en) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 富士通株式会社 | Manufacturing device for electronic apparatus and cable shape estimation program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5919949B2 (en) | 2016-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4285486B2 (en) | Cable shape state measuring method, cable shape state measuring system used therefor, cable shape state measuring program, cable state evaluating method | |
| US10019643B2 (en) | Measurement apparatus and program | |
| EP1236989A2 (en) | Flexure life estimating method, wire harness designing method and program thereof | |
| US7013236B2 (en) | Methods and apparatus for calculating routing arrangements for control cables | |
| JP4535061B2 (en) | Method for determining arrangement period of cable strands, cable shape state measuring method, cable shape state measuring system used therefor, cable shape state measuring program | |
| JP5919949B2 (en) | Cable analysis system, cable analysis method, and computer program | |
| JP6373030B2 (en) | Wiring harness routing route evaluation method, system thereof, and program thereof | |
| CN112959326A (en) | Method and device for solving positive kinematics of robot, readable storage medium and robot | |
| CN116518868B (en) | Deformation measurement method, device, equipment and storage medium based on artificial intelligence | |
| CN116894776B (en) | Crimping wire bending degree measuring method and system based on image stitching | |
| JP5464135B2 (en) | Cable curvature distribution generation system, computer program thereof, and cable curvature distribution generation method | |
| JP3692971B2 (en) | 3D virtual assembly system | |
| US7974733B2 (en) | Automatic estimation of weldgun size using section geometry | |
| JP5203280B2 (en) | Analysis model initial shape generation method and program | |
| JP3959006B2 (en) | Two-dimensional deployment method and apparatus for wire harness | |
| JP5387491B2 (en) | Method of evaluating surface strain of metal plate, evaluation value calculating device and program for surface strain of metal plate | |
| US7877225B2 (en) | Method for determining measuring points | |
| Pauer et al. | Motivation of a new approach for shape reconstruction based on FBG-optical fibers: Considering of the Bragg-gratings composition as a sensornetwork | |
| CN114193455A (en) | Method and apparatus for generating machining path of robot, and storage medium | |
| US11893320B2 (en) | Method for backshell components in 3D routing harness and flattening route harness | |
| JP2017199084A (en) | Structure design assist device capable of discovering dynamic weak point of structure using inductive force | |
| JP6175990B2 (en) | Estimation method of bending creep characteristics of electric wire | |
| EP4184374A1 (en) | Method for maintaining 3d orientation of route segments and components in route harness flattening | |
| CN109408933B (en) | Data processing method, device, storage medium and processor | |
| Wirth et al. | Model-based closed-loop process control for the manufacturing of hairpin coils |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141028 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150828 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150908 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151027 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160315 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160328 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5919949 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |