JP2017049041A - Shape calculation method of analyte, press correction method of steel sheet, production method of steel sheet and steel sheet - Google Patents

Shape calculation method of analyte, press correction method of steel sheet, production method of steel sheet and steel sheet Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape calculation method of an analyte capable of calculating a shape of an analyte with practical accuracy and at high speed, a press correction method of a steel sheet using the same, a production method of a steel sheet and a steel sheet.SOLUTION: A shape calculation method of an analyte calculates a shape of an analyte using a smoothing spline method, based on sampling points on an analyte surface and data values containing errors corresponding to the respective sampling points, the method comprises a partial sampling point selection step S2 and a shape calculation step S4. In the partial sampling point selection step S2, as a distance from a reference point is longer, a partition area is set larger, as the distance from the reference point is larger, a point group density of the partial sampling points is set lower. In the shape calculation step S4, by a pretreatment matrix formed of a sampling measurement weighting smoothing cardinal spline curve surface group corresponding to all sampling point groups, an unknown parameter matrix is subjected to pretreatment.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、被検体の形状算出方法と、これを利用した鋼板のプレス矯正方法、鋼板の製造方法および鋼板に関する。   The present invention relates to a method for calculating the shape of a subject, a method for correcting the press of a steel plate using the method, a method for manufacturing a steel plate, and a steel plate.

従来、鋼板の形状を自動計測する装置としては、例えば特許文献1で提案されているように、単一のレーザ光源からのレーザ光で多軸回転走査して距離データを計測する装置(いわゆる三次元スキャナー)を用いて、搬送ライン上で静止した鋼板表面の形状を計測するものがある。   Conventionally, as an apparatus for automatically measuring the shape of a steel sheet, as proposed in Patent Document 1, for example, an apparatus for measuring distance data by multi-axis rotational scanning with a laser beam from a single laser light source (so-called tertiary) There is one that measures the shape of the surface of a steel plate that is stationary on a transport line using a former scanner.

また、特許文献2では、上記三次元スキャナーで計測されたサンプリング点群のデータに含まれている計測誤差を除去するために当該データを平滑化する方法が提案されている。   Patent Document 2 proposes a method for smoothing data in order to remove measurement errors contained in sampling point group data measured by the three-dimensional scanner.

ここで、特許文献2で提案された方法は、三次元スキャナーから入力された、被検体表面のサンプリング点と、各サンプリング点に対応した誤差を含むデータ値とから、サンプリング測度重み付き平滑化スプライン曲面を推定し、その未知パラメータを数値的に解くことで被検体の形状を算出する。しかしながら、特許文献2で提案された方法では、サンプリング点群の点数の増加に伴って計算量が膨大となり、計算が困難となる問題があった。   Here, the method proposed in Patent Document 2 is based on a sampling point weighted smoothing spline input from a sampling point on the surface of an object input from a three-dimensional scanner and a data value including an error corresponding to each sampling point. The shape of the subject is calculated by estimating the curved surface and solving the unknown parameters numerically. However, the method proposed in Patent Document 2 has a problem that the calculation amount becomes enormous with the increase in the number of sampling points, and the calculation becomes difficult.

そこで、非特許文献1では、平滑化の際の計算量を減らすために、全サンプリング点群よりも点数を少なくした部分サンプリング点群を用いて近似的にカーディナルスプライン曲面を計算し、このカーディナルスプライン曲面を利用して平滑化を行う方法が提案されている。   Therefore, in Non-Patent Document 1, in order to reduce the amount of calculation at the time of smoothing, a cardinal spline curved surface is calculated approximately using a partial sampling point group having a smaller number of points than the total sampling point group, and this cardinal spline. A method of performing smoothing using a curved surface has been proposed.

特開2010−155272号公報JP 2010-155272 A 特開2012−37313号公報JP 2012-37313 A

R. K. Beatson、J. B. Cherrie and C. T. Mouat、「Fast Fitting of Radial Basis Functions: Methods Based on Preconditioned GMRES Iteration」、Advances in Computational Mathematics、11、1999年、p253-270R. K. Beatson, J. B. Cherrie and C. T. Mouat, `` Fast Fitting of Radial Basis Functions: Methods Based on Preconditioned GMRES Iteration '', Advances in Computational Mathematics, 11, 1999, p253-270

ここで、非特許文献1で提案された方法は、部分サンプリング点群を選択する際に、まずサンプリング点群中の基準点を定め、この基準点の近傍にあるサンプリング点のみ、あるいは近傍にあるサンプリング点および最遠方のサンプリング点のみを部分サンプリング点として選択している。従って、近傍と最遠方以外のサンプリング点を考慮せずにカーディナルスプライン曲面を計算しているため、その精度に問題があった。また、非特許文献1で提案された方法においても、サンプリング点群の点数の増加に伴って計算量が膨大となる問題が依然として存在していた。   Here, in the method proposed in Non-Patent Document 1, when a partial sampling point group is selected, first, a reference point in the sampling point group is determined, and only a sampling point in the vicinity of this reference point is in the vicinity. Only the sampling point and the farthest sampling point are selected as partial sampling points. Therefore, since the cardinal spline curved surface is calculated without considering sampling points other than the nearest and farthest points, there is a problem in accuracy. In the method proposed in Non-Patent Document 1, there is still a problem that the calculation amount becomes enormous as the number of sampling points increases.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、実用的な精度で、かつ高速に被検体の形状を算出することができる被検体の形状算出方法と、これを利用した鋼板のプレス矯正方法、鋼板の製造方法および鋼板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and has an object shape calculation method capable of calculating the object shape at high speed with practical accuracy, and press correction of a steel plate using the object shape calculation method. It aims at providing a method, a manufacturing method of a steel plate, and a steel plate.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る被検体の形状算出方法は、三次元スキャナーから入力された被検体表面のサンプリング点および各サンプリング点に対応した誤差を含むデータ値から、所定の汎関数を極小化する曲面として定義される回帰曲面を推定する平滑化スプライン法を利用して、前記被検体の形状を算出する形状算出方法において、各サンプリング点をそれぞれ基準点とし、各基準点を中心として各サンプリング点を所定の区分け領域によって区分けし、各区分け領域について、前記区分け領域に含まれるサンプリング点の内の一つを部分サンプリング点として選択する部分サンプリング点選択ステップと、前記基準点と、各区分け領域から選択された部分サンプリング点群と、前記区分け領域の大きさによって示される前記部分サンプリング点のサンプリング測度とから構成される、各サンプリング点に対応したサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータ行列を解くことで、各サンプリング点を平滑化して前記被検体の形状を算出する形状算出ステップと、を含み、前記部分サンプリング点選択ステップにおいて、前記基準点からの距離が遠いほど前記区分け領域を大きくすることで、前記基準点からの距離が遠いほど前記部分サンプリング点の点群密度を低くし、前記形状算出ステップにおいて、全てのサンプリング点群に対応するサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面群から構成される前処理行列によって、前記未知パラメータ行列を前処理することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the object shape calculation method according to the present invention includes a sampling point input from a three-dimensional scanner and data including an error corresponding to each sampling point. In the shape calculation method for calculating the shape of the subject using a smoothing spline method that estimates a regression surface defined as a curved surface that minimizes a predetermined functional from a value, each sampling point is a reference point A partial sampling point selection step of dividing each sampling point by a predetermined division area around each reference point, and selecting one of the sampling points included in the division area as a partial sampling point for each division area The reference point, the partial sampling point group selected from each segmented area, and the size of the segmented area The sampling object weighted smoothing cardinal spline surface corresponding to each sampling point is solved to solve the unknown parameter matrix of the sampling points of the partial sampling points indicated by A shape calculating step for calculating the shape of the partial sampling point selecting step, wherein in the partial sampling point selecting step, the portion is increased as the distance from the reference point is increased by increasing the sectioning area as the distance from the reference point is increased. The point parameter density of sampling points is reduced, and the unknown parameter matrix is preprocessed by a preprocessing matrix composed of smoothing cardinal spline curved surfaces with sampling measure weights corresponding to all sampling point groups in the shape calculation step. It is characterized by doing.

また、本発明に係る被検体の形状算出方法は、上記発明において、前記被検体が、鋼板、スラブ、鋼片、または、鍛造前後もしくは鍛造中の鋼材であることを特徴とする。   In the above-described invention, the object shape calculation method according to the present invention is characterized in that the object is a steel plate, a slab, a steel piece, or a steel material before or after forging or during forging.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼板のプレス矯正方法は、前記した被検体の形状算出方法によって算出された鋼板の形状からそのひずみ量を算出し、前記ひずみ量に応じて前記鋼板のプレス矯正を行うことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the steel sheet press correction method according to the present invention calculates the amount of strain from the shape of the steel plate calculated by the above-described specimen shape calculation method, and the strain The steel sheet is subjected to press correction according to the amount.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼板の製造方法は、前記した鋼板のプレス矯正方法によって、圧延後または熱処理後の鋼板をプレス矯正することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the steel sheet manufacturing method according to the present invention is characterized in that the steel sheet after rolling or heat treatment is press-corrected by the above-described method for correcting the steel sheet press.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼板は、前記した鋼板のプレス矯正方法によってプレス矯正されたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the steel sheet according to the present invention is characterized by being press-corrected by the above-described method for correcting a steel sheet press.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼板は、前記した鋼板の製造方法によって製造されたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the steel sheet according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a steel sheet described above.

本発明によれば、平滑化スプライン法において、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面群から構成される前処理行列によって前処理を行うことで、実用的な精度で、かつ高速に被検体の形状を算出することができる。   According to the present invention, in the smoothing spline method, preprocessing is performed with a preprocessing matrix composed of a smoothing cardinal spline curved surface group with sampling measure weights, so that the shape of the subject can be obtained with practical accuracy and at high speed. Can be calculated.

図1は、本発明の実施形態に係る被検体の形状算出方法による処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an example of processing by a subject shape calculation method according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係る被検体の形状算出方法において、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面を計算する際の、サンプリング点の区分け方法の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a sampling point dividing method when a smoothing cardinal spline curved surface with a sampling measure weight is calculated in the object shape calculating method according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係る被検体の形状算出方法における、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面を概念的に示した曲線を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a curve conceptually showing a smoothing cardinal spline curved surface with a sampling measure weight in the object shape calculation method according to the embodiment of the present invention. 図4は、非特許文献1で提案された方法における、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面を概念的に示した曲線を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a curve conceptually showing a smoothing cardinal spline curved surface with a sampling measure weight in the method proposed in Non-Patent Document 1. 図5は、三次元スキャナーを用いて測定した厚板の平面形状点群データを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing plane shape point cloud data of a thick plate measured using a three-dimensional scanner. 図6は、図5に示す厚板の平面形状点群データを、本発明に係るサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面によって平滑化したデータを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing data obtained by smoothing the planar shape point cloud data of the thick plate shown in FIG. 5 with the sampling measure weighted smoothed cardinal spline curved surface according to the present invention. 図7は、本発明および従来技術において、図5に示す厚板の平面形状点群データを平滑化した際の反復回数を示す表である。FIG. 7 is a table showing the number of iterations when the planar shape point cloud data of the thick plate shown in FIG. 5 is smoothed in the present invention and the prior art.

以下、本発明に係る被検体の形状算出方法の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Embodiments of a subject shape calculation method according to the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

本発明に係る被検体の形状算出方法は、厚板、鍛造、形鋼分野において平坦度や形状を測定する際に、例えば三次元スキャナー等の測定装置によって測定された大規模点群データから、平坦度や形状の平滑化処理を実用的かつ高速に実行するための方法である。本発明に係る被検体の形状算出方法は、具体的には、三次元スキャナーから入力された被検体(例えば鋼板)表面のサンプリング点および各サンプリング点に対応した誤差を含むデータ値から、所定の汎関数を極小化する曲面として定義される回帰曲面を推定する平滑化スプライン法を利用して、被検体の形状を算出する。   The object shape calculation method according to the present invention is based on large-scale point cloud data measured by a measuring device such as a three-dimensional scanner, for example, when measuring flatness and shape in the field of thick plate, forging, and shape steel. This is a method for executing flatness and shape smoothing processing practically and at high speed. Specifically, the object shape calculation method according to the present invention is based on a sampling point on the surface of the object (for example, a steel plate) input from a three-dimensional scanner and a data value including an error corresponding to each sampling point. The shape of the subject is calculated using a smoothing spline method that estimates a regression surface defined as a surface that minimizes the functional.

なお、本発明に係る被検体の形状算出方法は、例えばCPU,ROM,RAM,ハードディスク,CD−ROM等の各種記憶装置、通信装置、出力装置、入力装置、インターフェース装置等を備えたコンピュータ等のハードウェア資源を用いて実現することができる。   The object shape calculation method according to the present invention includes, for example, various storage devices such as a CPU, a ROM, a RAM, a hard disk, a CD-ROM, a communication device, an output device, an input device, an interface device, etc. It can be implemented using hardware resources.

以下では、まず本発明の基礎となる特許文献2および非特許文献1で提案された技術を説明した後、本発明について説明することとする。   In the following, first, the techniques proposed in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 serving as the basis of the present invention will be described, and then the present invention will be described.

特許文献2では、座標系(x,y)上に任意に分布するm個のサンプリング点
と、各サンプリング点に対応した誤差を含むデータ値
とから回帰曲面f(x,y)を推定するサンプリング測度重み付き平滑化スプライン法が提案されている。この方法において、回帰曲面である平滑化スプライン曲面f(x,y)を定義する汎関数Пは、下記式(1)で与えられる。
In Patent Document 2, m sampling points arbitrarily distributed on the coordinate system (x, y)
And the data value including the error corresponding to each sampling point
A sampling measure weighted smoothing spline method for estimating a regression surface f (x, y) from the above has been proposed. In this method, a functional П that defines a smoothed spline curved surface f (x, y) that is a regression surface is given by the following equation (1).

ここで、上記式(1)において、
である。
Here, in the above formula (1),
It is.

また、上記サンプリング測度は、下記式(2)を満たす。
Further, the sampling measure satisfies the following formula (2).

ここで、上記式(2)のAは全てのサンプリング点を含む座標系(x,y)上の領域(サンプリング領域)の面積である。例えば、サンプリング点がサンプリング領域内に均一に存在する場合には、サンプリング測度は下記式(3)で与えられる。   Here, A in the above formula (2) is the area of a region (sampling region) on the coordinate system (x, y) including all sampling points. For example, when the sampling points are uniformly present in the sampling region, the sampling measure is given by the following equation (3).

平滑化スプライン曲面は、上記式(1)の汎関数Пを極小化する曲面として定義される。また、上記式(1)の右辺積分項の被積分関数において、lが奇数のときは下記式(4)、lが偶数のときは下記式(5)となる。   The smoothed spline curved surface is defined as a curved surface that minimizes the functional П in the above equation (1). Further, in the integrand of the right-hand side integral term of the above equation (1), the following equation (4) is obtained when l is an odd number, and the following equation (5) is obtained when l is an even number.

そして、特許文献2では、下記式(6)に示す連立一次方程式を数値的に解いて未知パラメータ{d},{c}を求めることで、サンプリング測度重み付き平滑化スプライン曲面を求め、大規模点群データを平滑化することが提案されている。 Then, in Patent Document 2, the unknown parameters {d M} by solving the simultaneous linear equations represented by the following formula (6) numerically, by obtaining the {c}, determine the sampling measure weighted smoothing spline surface, large It has been proposed to smooth scale point cloud data.

ここで、上記式(6)を直接解法で解いた場合の乗算数はmとなる。従って、三次元スキャナーから被検体表面に関する多数のサンプリング点が入力された場合、未知パラメータ{d},{c}の数が膨大となり、計算が困難となる。 Here, the number of multiplications when the above equation (6) is solved directly is m 3 . Therefore, when a large number of sampling points related to the object surface are input from the three-dimensional scanner, the number of unknown parameters {d M }, {c} becomes enormous and calculation is difficult.

このように未知パラメータの数が数万個となるような連立一次方程式を数値的に解くには、直接解法よりも反復解法が有効である。従って、上記式(6)に対しても反復解法を適用することが好ましい。ただし、反復解法を適用する場合は前処理(Preconditioning)が重要であり、この前処理が適切でないと、反復回数(Iteration)の増大を招き、あるいは収束不能に陥る。   In order to numerically solve simultaneous linear equations with tens of thousands of unknown parameters in this way, iterative solving is more effective than direct solving. Therefore, it is preferable to apply the iterative solution to the above equation (6). However, preconditioning is important when applying the iterative solution method. If this preprocessing is not appropriate, the number of iterations (Iteration) increases, or convergence becomes impossible.

ここで、例えば下記式(7)に示す連立一次方程式
に前処理を行うということは、上記式(7)の両辺に前処理行列[Q]を左から掛けることに相当し、当該前処理は下記式(8)となる。なお、上記式(7)における[A]は定数マトリックス、{x}は未知パラメータ、{b}は定数ベクトル、である。
Here, for example, simultaneous linear equations shown in the following formula (7)
The preprocessing is performed by multiplying both sides of the above equation (7) by the preprocessing matrix [Q] from the left, and the preprocessing is expressed by the following equation (8). In Equation (7), [A] is a constant matrix, {x} is an unknown parameter, and {b} is a constant vector.

上記式(8)における前処理行列[Q]は、行列[A]の逆行列[A]−1に近いほど好ましい。すなわち、前処理行列[Q]=[A]−1であれば、上記式(8)の左辺に単位行列を含むことになり、計算が容易となるためである。また、連立一次方程式を反復解法で解いた場合の乗算数はnであり、反復回数nが小さければ、直接解法よりも乗算数をかなり少なくすることができることが分かる。 The preprocessing matrix [Q] in Equation (8) is preferably closer to the inverse matrix [A] −1 of the matrix [A]. That is, if the preprocessing matrix [Q] = [A] −1 , the unit matrix is included on the left side of the above equation (8), and the calculation becomes easy. Further, the number of multiplications when the simultaneous linear equations are solved by the iterative method is n I m 2 , and it can be seen that if the number of iterations n I is small, the number of multiplications can be considerably reduced as compared with the direct solution method.

ここで、前記したように、前処理行列[Q]を行列[A]の逆行列[A]−1に近似させるためには、例えばカーディナルスプライン曲面を利用する方法が考えられる。カーディナルスプライン曲面とは、各サンプリング点の中で、ある基準点を定めた場合において、当該基準点における値が1で、その他のサンプリング点(基準点以外のサンプリング点)における値が0となるスプライン曲面のことである。このカーディナルスプライン曲面の具体例については後記する(図3および図4参照)。 Here, as described above, in order to approximate the preprocessing matrix [Q] to the inverse matrix [A] −1 of the matrix [A], for example, a method using a cardinal spline curved surface can be considered. A cardinal spline curved surface is a spline in which, when a certain reference point is defined in each sampling point, the value at the reference point is 1 and the values at other sampling points (sampling points other than the reference point) are 0. It is a curved surface. A specific example of this cardinal spline curved surface will be described later (see FIGS. 3 and 4).

カーディナルスプライン曲面を利用する場合、上記式(6)から下記式(9)を導出する。下記式(9)の解は、i番目の基準点に対するサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータとなる。   When a cardinal spline curved surface is used, the following formula (9) is derived from the above formula (6). The solution of the following equation (9) becomes an unknown parameter of the smoothing cardinal spline curved surface with the sampling measure weight with respect to the i-th reference point.

ここで、上記式(9)において、
Here, in the above formula (9),

上記式(9)から、全てのサンプリング点を基準点とするサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータ行列は、下記式(11)となる。なお、下記式(11)における右辺の[Im×m]は、m行m列の単位行列である。 From the above equation (9), the unknown parameter matrix of the smoothing cardinal spline curved surface with sampling measure weight with all sampling points as reference points is represented by the following equation (11). In the following formula (11), [I m × m ] on the right side is a unit matrix of m rows and m columns.

ここで、上記式(11)に示す未知パラメータ行列は前処理行列の要件を満たし、前処理行列は、下記式(12)となる。   Here, the unknown parameter matrix shown in the above equation (11) satisfies the requirements of the preprocessing matrix, and the preprocessing matrix is expressed by the following equation (12).

しかしながら、上記式(12)に示すように、全サンプリング点を基準点としたサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータ行列を求めることは、実質的に上記式(6)の左辺一番目の行列の逆行列を計算することと等価であり(乗算数m)、計算量を減らすことには何ら寄与せず、計算量を却って増加させてしまう(乗算数m+n)。 However, as shown in the above equation (12), obtaining the unknown parameter matrix of the smoothing cardinal spline curved surface with the sampling measure weight with all sampling points as reference points is substantially the first on the left side of the above equation (6). Is equivalent to calculating the inverse of the matrix (number of multiplications m 3 ), does not contribute to reducing the amount of calculation, and increases the amount of calculation instead (number of multiplications m 3 + n I m 2 ). .

そこで、非特許文献1では、平滑化パラメータγを0としたケース(内挿問題)に対して、カーディナルスプライン曲面の計算量を減らす工夫として、全サンプリング点群よりよりも点数を少なくした部分サンプリング点群を用いて近似的にカーディナルスプライン曲面を計算する方法が提案されている。   Therefore, in Non-Patent Document 1, partial sampling with fewer points than the total sampling point group as a contrivance to reduce the calculation amount of the cardinal spline curved surface for the case where the smoothing parameter γ is 0 (interpolation problem). A method of calculating a cardinal spline curved surface approximately using a point cloud has been proposed.

上記式(9)から、基準点iを含む部分サンプリング点群S(S⊂M)に対するサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータは、下記式(13)となる。 From the above equation (9), the unknown parameter of the sampling measure weighted smoothed cardinal spline surface for the partial sampling point group S i (S i ⊂M) including the reference point i is expressed by the following equation (13).

上記式(13)によって得られる未知パラメータ
の要素数は、部分サンプリング点群の点数と同じとなり、全サンプリング点群の点数mより小さくなる。
Unknown parameter obtained by equation (13) above
Is the same as the number of points in the partial sampling point group, and is smaller than the number m of all the sampling point groups.

そして、部分サンプリング点群に対応しない要素を0とし、部分サンプリング点群に対応する未知パラメータ
を用いる未知パラメータ
を定義すると、上記式(12)から、前処理行列は下記式(14)となる。
An element that does not correspond to the partial sampling point group is set to 0, and an unknown parameter corresponding to the partial sampling point group is set.
Unknown parameter using
Is defined from the above equation (12), the preprocessing matrix becomes the following equation (14).

ここで、上記式(13)の乗算数はs(sは部分サンプリング点群の点数の平均)となり、上記式(14)の乗算数はmsとなる。これにより、上記式(14)を前処理行列として適用して式(13)を反復解法によって解いた場合の乗算数はms+nとなる。従って、部分サンプリング点群の点数を小さくすることができれば、上記式(6)を直接解法で解く場合よりも乗算数をかなり小さくすることができることが分かる。 Here, the multiplication number of the above equation (13) is s 3 (s is the average of the points of the partial sampling point group), and the multiplication number of the above equation (14) is ms 3 . As a result, the number of multiplications when the equation (14) is applied as a preprocessing matrix and the equation (13) is solved by an iterative solution method is ms 3 + n I m 2 . Accordingly, it can be seen that if the number of points of the partial sampling point group can be reduced, the number of multiplications can be considerably reduced as compared with the case where the above equation (6) is solved directly.

さらに非特許文献1では、式(6)左辺の乗算演算数を減らす手段として、FMM(Fast Multipole Method、高速多重極展開法)を用いており、理論的には乗算数をms+nmlogmまで低減させている。このように、乗算数中にmの項がなくなることで、乗算数が高速フーリエ変換、クイックソート等のアルゴリズムと同レベルとなり、実用的に適用することが可能となる。 Furthermore, in Non-Patent Document 1, FMM (Fast Multipole Method) is used as means for reducing the number of multiplication operations on the left side of Equation (6), and theoretically the number of multiplications is ms 3 + n I mlogm. It is reduced to. Thus, by eliminating the term m 2 in the number of multiplications, the number of multiplications becomes the same level as algorithms such as fast Fourier transform and quick sort, and it can be applied practically.

しかしながら、非特許文献1で提案された技術では、前記したように、近傍と最遠方以外のサンプリング点を考慮せずにカーディナルスプライン曲面を計算しているため、精度に問題があり、またサンプリング点群の点数の増加に伴って計算量が膨大となる問題が依然として存在していた。   However, in the technique proposed in Non-Patent Document 1, as described above, the cardinal spline curved surface is calculated without considering sampling points other than the nearest and farthest points. There was still a problem that the amount of calculation became enormous as the number of points in the group increased.

上記問題点を解決するために、本発明者らは、大規模点群データから被検体の形状(特に平面形状)を実用的なレベルで高速に算出することができる形状算出方法を考案した。以下、図1〜図4を参照しながら本発明の内容について説明する。   In order to solve the above problems, the present inventors have devised a shape calculation method capable of calculating the shape of a subject (particularly, a planar shape) from large-scale point cloud data at a practical level at high speed. The contents of the present invention will be described below with reference to FIGS.

本発明に係る被検体の形状算出方法では、平滑化スプライン法を利用して被検体の形状を算出する際に、図1に示すように、まず三次元スキャナーからサンプリング点群のデータ、すなわち被検体表面のサンプリング点および各サンプリング点に対応した誤差を含むデータ値が入力される(図1のステップS1)。   In the object shape calculation method according to the present invention, when the object shape is calculated using the smoothing spline method, first, as shown in FIG. Data values including sampling points on the sample surface and errors corresponding to the respective sampling points are input (step S1 in FIG. 1).

次に、部分サンプリング点選択ステップとして、サンプリング点群を区分けし、部分サンプリング点を選択する(図1のステップS2)。本ステップでは、具体的には図2に示すように、各サンプリング点をそれぞれ基準点とし、各基準点を中心として各サンプリング点を所定の区分け領域によって区分けし、各区分け領域について、当該区分け領域に含まれるサンプリング点の内の一つを部分サンプリング点として選択する。なお、図2は、部分サンプリング点の選択処理を分かりやすく可視化したものであり、サンプリング点の位置や区分け領域の形状およびサイズは一例に過ぎない。また、図2において、二重丸で示した点は基準点、黒丸で示した点は近傍サンプリング点群、中黒二重丸で示した点は遠方サンプリング点群、通常の丸で示した点はその他のサンプリング点群、である。   Next, as a partial sampling point selection step, the sampling point group is divided and a partial sampling point is selected (step S2 in FIG. 1). Specifically, in this step, as shown in FIG. 2, each sampling point is set as a reference point, each sampling point is divided by a predetermined division area around each reference point, and each division area is divided into the division area. Is selected as a partial sampling point. FIG. 2 visualizes the partial sampling point selection process in an easy-to-understand manner, and the position of the sampling point and the shape and size of the segmented area are merely examples. In FIG. 2, the points indicated by double circles are reference points, the points indicated by black circles are neighboring sampling points, the points indicated by medium black double circles are remote sampling points, and points indicated by normal circles. Are other sampling point groups.

ここで、基準点とは、各サンプリング点から任意に選択したサンプリング点であり、本ステップでは、各サンプリング点を基準点として、当該基準点ごとに部分サンプリング点群を選択する。例えばサンプリング点群の点数が10000個の場合、各サンプリング点を基準点として、部分サンプリング点群を10000回選択する。   Here, the reference point is a sampling point arbitrarily selected from each sampling point. In this step, a partial sampling point group is selected for each reference point using each sampling point as a reference point. For example, when the number of sampling point groups is 10,000, the partial sampling point group is selected 10,000 times using each sampling point as a reference point.

また、近傍サンプリング点群とは、基準点の近傍にあるサンプリング点によって構成された部分サンプリング点群のことである。また、遠方サンプリング点群とは、基準点の遠方にあるサンプリング点によって構成された部分サンプリング点群のことである。そして、その他のサンプリング点群とは、部分サンプリング点群として選択されなかったサンプリング点群のことであり、カーディナルスプライン曲面の計算に用いられないサンプリング点のことを意味する。   The neighborhood sampling point group is a partial sampling point group constituted by sampling points in the vicinity of the reference point. The far sampling point group is a partial sampling point group constituted by sampling points far from the reference point. The other sampling point group is a sampling point group that is not selected as a partial sampling point group, and means a sampling point that is not used in the calculation of the cardinal spline curved surface.

本ステップでは、図2に示すように、基準点を中心として各サンプリング点を所定の区分け領域によって区分けする。そしてその際、基準点の近傍ほど区分けを細かくし、基準点から遠くなるにつれて区分けを粗くする。すなわち、基準点の近傍のサンプリング点については、サンプリング点の一つ一つを区分け領域によって囲い、それぞれを部分サンプリング点として選択する。一方、基準点の遠方のサンプリング点については、複数のサンプリング点をひとまとめにして区分け領域によって囲い、当該区分け領域に含まれるサンプリング点の内の一つだけを部分サンプリング点として選択する。   In this step, as shown in FIG. 2, each sampling point is divided by a predetermined dividing area with the reference point as the center. At that time, the classification is made finer in the vicinity of the reference point, and the classification is made coarser as the distance from the reference point increases. That is, for sampling points in the vicinity of the reference point, each sampling point is surrounded by a segmented region, and each is selected as a partial sampling point. On the other hand, for sampling points far from the reference point, a plurality of sampling points are collectively surrounded by a segmented area, and only one of the sampling points included in the segmented area is selected as a partial sampling point.

このように、本ステップでは、図2に示すように、基準点からの距離が遠いほど区分け領域を大きくすることで、基準点からの距離が遠いほど部分サンプリング点の点群密度を低くする。これにより、基準点からの距離に応じて部分サンプリング点の点数を減らすことができる。また、部分サンプリング点の選択にあたっては、同図に示すように、各区分け領域の中心付近のサンプリング点を選択する。なお、図2で示した区分け領域の面積は、前記したサンプリング点のサンプリング測度を意味する。   Thus, in this step, as shown in FIG. 2, the farther the distance from the reference point, the larger the segmented region, and the farther the distance from the reference point, the lower the point group density of the partial sampling points. Thereby, the number of partial sampling points can be reduced according to the distance from the reference point. In selecting the partial sampling points, as shown in the figure, sampling points near the center of each segmented area are selected. Note that the area of the segmented area shown in FIG. 2 means the sampling measure of the sampling points described above.

ここで、前記した非特許文献1においても、サンプリング点群を区分けして部分サンプリング点を選択することが紹介されているが、同文献で提案された技術では、例えば図2における近傍サンプリング点群(15個)と、最遠方の遠方サンプリング点群(7個)のみを部分サンプリング点群として選択している。すなわち本発明では、基準点を除いて、図2に示した256個のサンプリング点の内の39個を部分サンプリング点として選択しているが、非特許文献1では、最大で22個のみを部分サンプリング点として選択している。   Here, also in the above-mentioned Non-Patent Document 1, it is introduced that the sampling point group is divided and the partial sampling point is selected. However, in the technique proposed in the same document, for example, the neighboring sampling point group in FIG. (15) and only the farthest far sampling point group (7) are selected as the partial sampling point group. That is, in the present invention, 39 of the 256 sampling points shown in FIG. 2 are selected as the partial sampling points except for the reference point, but in Non-Patent Document 1, only 22 at the maximum are partially selected. Selected as sampling point.

次に、形状算出ステップとして、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面で前処理し、その未知パラメータを求めて被検体の形状を算出する(図1のステップS3およびステップS4)。   Next, as a shape calculation step, preprocessing is performed with a sampling card weighted smoothed cardinal spline curved surface, and the unknown parameter is obtained to calculate the shape of the subject (steps S3 and S4 in FIG. 1).

本ステップでは、具体的には、基準点と、各区分け領域から選択された部分サンプリング点群と、区分け領域の大きさによって示される部分サンプリング点のサンプリング測度とから構成される、各サンプリング点に対応したサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータ行列を反復解法によって解くことで、各サンプリング点を平滑化して被検体の形状を算出する。また、本ステップでは、前記した未知パラメータを解く際に、全てのサンプリング点群に対応するサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面群から構成される前処理行列によって、未知パラメータ行列を前処理する。   Specifically, in this step, each sampling point is composed of a reference point, a partial sampling point group selected from each segmented area, and a sampling measure of the partial sampling point indicated by the size of the segmented area. By solving the unknown parameter matrix of the corresponding sampling measure weighted smoothed cardinal spline curved surface by an iterative method, each sampling point is smoothed to calculate the shape of the subject. Further, in this step, when solving the unknown parameters, the unknown parameter matrix is preprocessed by a preprocessing matrix composed of the smoothing cardinal spline curved surface groups with sampling measure weights corresponding to all the sampling point groups.

本ステップでは、より具体的には、下記式(15)に示すサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータ行列を、下記式(16)に示す前処理行列によって前処理する。   More specifically, in this step, the unknown parameter matrix of the smoothing cardinal spline curved surface with the sampling measure weight shown in the following equation (15) is preprocessed by the preprocessing matrix shown in the following equation (16).

ここで、本ステップにおいて用いるサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面を概念的に示すと、図3のように、基準点またはその付近を通り、かつ部分サンプリング点群(近傍サンプリング点群および遠方サンプリング点群)の付近を通る曲線で表すことができる。なお、同図において、基準点における値は1で、その他の部分サンプリングの値は0である。また、同図における各点は、図2で示した基準点、近傍サンプリング点群、遠方サンプリング点群に対応させて図示している。また、図3のグラフにおける横軸は、基準点からの距離を示している。   Here, the sampling measure-weighted smoothed cardinal spline curved surface used in this step is conceptually shown, as shown in FIG. 3, passing through the reference point or its vicinity, and a partial sampling point group (neighboring sampling point group and far sampling). It can be represented by a curve passing through the vicinity of the point cloud. In the figure, the value at the reference point is 1, and the other partial sampling values are 0. In addition, each point in the figure is illustrated in correspondence with the reference point, the neighborhood sampling point group, and the far sampling point group shown in FIG. Further, the horizontal axis in the graph of FIG. 3 indicates the distance from the reference point.

この曲線は、図3に示すように、基準点や、その他の部分サンプリング点については必ずしも通る必要がない。ただし、同図に示すように、曲線と横軸との交点とその近傍の部分サンプリング点との距離が、基準点から離れるに従って小さくなるように構成されている。また、この曲線は、例えば最遠方の部分サンプリング点については、なるべく通るように構成されている。   As shown in FIG. 3, this curve does not necessarily pass through the reference point and other partial sampling points. However, as shown in the figure, the distance between the intersection of the curve and the horizontal axis and the partial sampling point in the vicinity thereof is configured to decrease as the distance from the reference point increases. Further, this curve is configured to pass as much as possible, for example, at the farthest partial sampling point.

このような曲線の交点とその近傍の部分サンプリング点との距離は、図2に示した区分け領域の面積が関係している。同図に示すように、基準点からの距離が離れるほど区分け領域の面積、すなわちサンプリング測度が大きくなり、部分サンプリング点の点群密度が低くなる。従って、図2では、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面において、基準点に対する部分サンプリング点の距離に応じて重み付けを行う(サンプリング測度重み付け)ということが表現されている。   The distance between the intersection of such curves and the partial sampling point in the vicinity thereof is related to the area of the segmented region shown in FIG. As shown in the figure, as the distance from the reference point increases, the area of the segmented area, that is, the sampling measure increases, and the point group density of the partial sampling points decreases. Therefore, in FIG. 2, it is expressed that weighting is performed according to the distance of the partial sampling point with respect to the reference point (sampling measure weighting) on the smoothing cardinal spline curved surface with the sampling measure weight.

なお、非特許文献1で提案されたカーディナルスプライン曲面を図3と同様に概念的に示すと、例えば図4に示すような曲線で表すことができる。同図に示すように、非特許文献1では、基準点の近傍のサンプリング点(近傍サンプリング点群)と最遠方のサンプリング点(最遠方の遠方サンプリング点群)のみを部分サンプリング点として選択しており、本発明に係るサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面とは、概念的に異なる曲線となる。   If the cardinal spline curved surface proposed in Non-Patent Document 1 is conceptually shown in the same manner as in FIG. 3, it can be represented by a curve as shown in FIG. 4, for example. As shown in the figure, in Non-Patent Document 1, only the sampling points in the vicinity of the reference point (neighboring sampling point group) and the farthest sampling point (farthest far sampling point group) are selected as the partial sampling points. Thus, it becomes a conceptually different curve from the smoothing cardinal spline curved surface with the sampling measure weight according to the present invention.

以下、前処理行列の説明に移る。上記式(16)で示される前処理行列は、図3で示されるサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面をサンプリング点ごとに算出し、それらを重ね合わせたものに相当する。例えばサンプリング点群の点数が10000個の場合、10000万個のサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面を重ね合わせたものが上記式(16)で示される前処理行列となる。   Hereinafter, the description will proceed to the preprocessing matrix. The preprocessing matrix represented by the above equation (16) corresponds to a sampling card weighted smoothed cardinal spline curved surface shown in FIG. 3 calculated for each sampling point and superposed thereof. For example, when the number of sampling points is 10,000, a preprocessing matrix represented by the above equation (16) is obtained by superimposing 10,000 million sampling measure weighted smoothed cardinal spline curved surfaces.

以上のような処理を行う被検体の形状算出方法は、前記した部分サンプリング選択ステップを経ることで、部分サンプリング点群を一意に決定することができる。そして、この部分サンプリング点選択ステップにおいて選択される部分サンプリング点群の点数の平均は、logmとなる。これにより、上記式(16)を前処理行列として適用して式(15)を反復解法によって解いた場合の乗算数はlogm+nmlogmとなり、従来技術よりも少なくなる。なお、本発明においても、部分サンプリング点群の点数はサンプリング数の増加に伴って増加するが、その増え方は非特許文献1よりも緩やかであり、致命的とはならない。 In the object shape calculation method for performing the above-described processing, the partial sampling point group can be uniquely determined through the partial sampling selection step described above. The average of the points of the partial sampling points selected in this partial sampling point selection step is logm. As a result, the number of multiplications when the equation (16) is applied as a preprocessing matrix and the equation (15) is solved by the iterative solution method is log 3 m + n I mlogm, which is smaller than that of the prior art. In the present invention, the number of partial sampling points increases as the number of samplings increases. However, the increase is more gradual than in Non-Patent Document 1 and is not fatal.

このように、本発明に係る被検体の形状算出方法によれば、平滑化スプライン法において、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面群から構成される前処理行列によって前処理を行うことで、実用的な精度で、かつ高速に被検体の形状を算出することができる。   Thus, according to the shape calculation method of the subject according to the present invention, in the smoothing spline method, the preprocessing is performed by using the preprocessing matrix composed of the smoothing cardinal spline curved surface group with the sampling measure weight. The shape of the subject can be calculated with high accuracy and high speed.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本実施例では、三次元スキャナーから入力された実際の大規模点群データについて、本発明に係る方法と従来技術に係る方法とのそれぞれを利用して平滑化を行い、その反復回数を比較した。なお、本実施例で取り上げる従来技術は、前記した特許文献2に対して非特許文献1を適用した技術(ただしサンプリング測度重みは考慮せず)である。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In this embodiment, actual large-scale point cloud data input from a three-dimensional scanner is smoothed using each of the method according to the present invention and the method according to the prior art, and the number of iterations is compared. . The conventional technique taken up in the present embodiment is a technique in which Non-Patent Document 1 is applied to Patent Document 2 described above (however, sampling measure weight is not considered).

三次元スキャナーを用いて測定した厚板の平面形状の点群データを図5に示す。ここで、本実施例では、板長6m×板幅2mの厚板を用い、z軸上の測定範囲を±5mmとした。なお、厚板のスケールや測定範囲は一例である。なお、同図に示す点群データの点数は合計25691個であるが、三次元スキャナーを用いれば30秒ほどで当該点群データを取得することができる。   FIG. 5 shows the point cloud data of the planar shape of the thick plate measured using a three-dimensional scanner. Here, in this example, a thick plate having a plate length of 6 m and a plate width of 2 m was used, and the measurement range on the z axis was ± 5 mm. Note that the scale of the thick plate and the measurement range are examples. The total number of point cloud data shown in FIG. 2 is 25691. However, if a three-dimensional scanner is used, the point cloud data can be acquired in about 30 seconds.

ここで、図5に示す点群データには±2mm程度の測定誤差が含まれているため、本発明に係る方法と従来技術に係る方法とのそれぞれを利用して測定誤差を除去した。本発明に係る方法では、上記式(15)および上記式(16)に基づいて、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面を利用して平滑化を行った。また、従来技術に係る方法では、サンプリング測度重みを考慮しない平滑化カーディナルスプライン曲面を利用して平滑化を行った。   Here, since the point cloud data shown in FIG. 5 includes a measurement error of about ± 2 mm, the measurement error is removed using each of the method according to the present invention and the method according to the prior art. In the method according to the present invention, smoothing is performed using a sampling measure-weighted smoothed cardinal spline curved surface based on the above equations (15) and (16). Further, in the method according to the prior art, smoothing is performed using a smoothed cardinal spline curved surface that does not consider sampling measure weights.

本発明に係るサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面によって平滑化を行った結果を図6に示す。なお、図5のサンプリング点数は合計25691個あるため、メモリ容量や計算時間等の制約により、上記式(6)に基づいて直接解法によって計算することは実質的に不可能である。直接解法によって計算が可能なサンプリング点数は、例えば3000個程度である。   FIG. 6 shows the result of smoothing by the sampling measure weighted smoothed cardinal spline curved surface according to the present invention. Since the total number of sampling points in FIG. 5 is 25691, it is practically impossible to calculate by the direct solution based on the above equation (6) due to restrictions on memory capacity and calculation time. The number of sampling points that can be calculated by the direct solution method is, for example, about 3000.

図7に、図5に示す点群データからサンプリング測度重みを考慮しない平滑化カーディナルスプライン曲面を用いた場合(従来技術)と、サンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面を用いた場合(本発明)の、反復解法における計算の反復回数を示す。なお、ここでは反復解法としては、非特許文献1を参考にしてGMRES法(Generalized Minimal Residual Method)を用いた。また、図7におけるNo.1およびNo.2に示す点群データは、No.3のサンプリング点を間引いて作成した。   FIG. 7 shows a case where a smoothed cardinal spline curved surface not considering sampling measure weights is used from the point cloud data shown in FIG. 5 (conventional technology) and a case where a smoothed cardinal spline curved surface with sampling measure weights is used (present invention). The number of iterations of calculation in the iterative method is shown. Here, as an iterative solution, a GMRES method (Generalized Minimal Residual Method) was used with reference to Non-Patent Document 1. In addition, in FIG. 1 and no. The point cloud data shown in FIG. It was created by thinning out 3 sampling points.

図7に示すように、本発明ではサンプリング点数が増加しても反復回数はほぼ一定であるが、従来技術ではサンプリング点数が増加するにしたがって反復回数も増大していることが分かる。同図に示す結果は、本発明が理論乗算数logm+nmlogmを達成できることを意味している。また、従来技術では、例えばサンプリング点数が数十万個になると、反復回数の増大による計算負荷が致命的となり、実用的な計算が不可能となる。 As shown in FIG. 7, in the present invention, the number of iterations is almost constant even if the number of sampling points increases, but in the prior art, it can be seen that the number of iterations increases as the number of sampling points increases. The result shown in the figure means that the present invention can achieve the theoretical multiplication number log 3 m + n I mlogm. Further, in the conventional technique, for example, when the number of sampling points reaches several hundred thousand, the calculation load due to the increase in the number of iterations becomes fatal, and practical calculation becomes impossible.

以上、本発明に係る被検体の形状算出方法について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。   The method for calculating the shape of the subject according to the present invention has been specifically described above with reference to modes and examples for carrying out the invention. However, the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and claims Should be interpreted broadly based on the description of the scope. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.

例えば、図2では、遠方サンプリング点群を区分けする際に、4個または16個のサンプリング点を一つにまとめて区分けしているが、区分け領域の大きさ(区分けするサンプリング点の点数)は、同図に示すものには限定されない。また、同図では区分け領域を正方形で示しているが、区分け領域の形状は長方形やその他の多角形であっても構わない。   For example, in FIG. 2, when the remote sampling point group is divided, four or sixteen sampling points are grouped into one, but the size of the divided area (number of sampling points to be divided) is However, the present invention is not limited to that shown in FIG. Further, although the segmented area is shown as a square in the figure, the segmented area may have a rectangular or other polygonal shape.

また、本発明に係る被検体の形状算出方法は、鋼板の他にも、鍛造前後もしくは鍛造中の鋼材、スラブ、鋼片等を被検体としてもよい。すなわち本発明は、圧延、冷却および熱処理後の鋼板の平面形状を算出するという用途以外にも、鍛造前後もしくは鍛造中の鋼材、連続鋳造により製造されたスラブ、鋼片等の種々の形状を測定・算出する際に利用することが可能である。   In addition to the steel plate, the specimen shape calculation method according to the present invention may use steel materials, slabs, steel slabs, and the like before and after forging or during forging as specimens. That is, the present invention measures various shapes of steel materials before and after forging or during forging, slabs produced by continuous casting, steel slabs, etc., in addition to the use of calculating the planar shape of a steel sheet after rolling, cooling and heat treatment. -It can be used when calculating.

また、本発明に係る被検体の形状算出方法は、例えば圧延、冷却および熱処理後の鋼板を冷却床(クーリングベッド)に載置した際に平坦度を測り、平坦度に問題がない場合にオンラインに戻し、平坦度に問題がある場合はフィードバックして熱処理条件の調整を行う、といった用途で利用することが可能である。あるいは、製品出荷時に鋼板の平坦度を検査する用途に利用することも可能である。   The object shape calculation method according to the present invention measures the flatness when a steel plate after rolling, cooling and heat treatment is placed on a cooling bed (cooling bed), for example, and is online when there is no problem with the flatness. If there is a problem with the flatness, it is possible to use it for the purpose of adjusting the heat treatment conditions by feedback. Or it is also possible to utilize for the use which test | inspects the flatness of a steel plate at the time of product shipment.

また、本発明に係る被検体の形状算出方法は、例えばオフラインで鋼板をプレス矯正する際に利用することも可能である。特に、厚鋼板の形状矯正をプレスにより実施する際に利用することが可能である。厚鋼板で形状矯正が必要な場合、いわゆるコールド・レベラを用いて、すなわち冷間でローラレベラを用いてオンラインで形状矯正することが有効であり、多く実施されている。しかしながら、厚鋼板の形状が悪く、レベラへ装入できない場合には、オフラインでプレス成形する必要がある。この場合、前記した被検体の形状算出方法によって算出された鋼板の形状からそのひずみ量を算出し、そのひずみ量に応じて鋼板のプレス矯正を行う。従来は、オペレータが鋼板のひずみ量を直接測定し、そのひずみ量に応じてプレス矯正を行っていたが、本発明を利用することで、オペレータを介すことなく、ひずみ量を自動的に算出することができる。   The subject shape calculation method according to the present invention can also be used, for example, when the steel sheet is press-corrected offline. In particular, it can be used when shape correction of thick steel plates is performed by pressing. When shape correction is required for a thick steel plate, it is effective and often practiced to correct the shape online using a so-called cold leveler, that is, using a roller leveler in the cold. However, when the shape of the thick steel plate is so bad that it cannot be loaded into the leveler, it is necessary to perform press forming offline. In this case, the amount of strain is calculated from the shape of the steel sheet calculated by the above-described method for calculating the shape of the subject, and the steel sheet is press-corrected according to the amount of strain. Conventionally, the operator directly measured the strain amount of the steel sheet and corrected the press according to the strain amount. By using the present invention, the strain amount is automatically calculated without using the operator. can do.

また、前記した鋼板のプレス矯正方法は、鋼板を製造する際に利用することも可能である。この場合、前記した鋼板のプレス矯正方法によって、圧延後または熱処理後の鋼板をプレス矯正し、鋼板を製造する。   Moreover, the press correction method of an above described steel plate can also be utilized when manufacturing a steel plate. In this case, the steel sheet after rolling or heat treatment is press-corrected by the above-described method for correcting the steel sheet press to produce a steel sheet.

Claims (6)

三次元スキャナーから入力された被検体表面のサンプリング点および各サンプリング点に対応した誤差を含むデータ値から、所定の汎関数を極小化する曲面として定義される回帰曲面を推定する平滑化スプライン法を利用して、前記被検体の形状を算出する形状算出方法において、
各サンプリング点をそれぞれ基準点とし、各基準点を中心として各サンプリング点を所定の区分け領域によって区分けし、各区分け領域について、前記区分け領域に含まれるサンプリング点の内の一つを部分サンプリング点として選択する部分サンプリング点選択ステップと、
前記基準点と、各区分け領域から選択された部分サンプリング点群と、前記区分け領域の大きさによって示される前記部分サンプリング点のサンプリング測度とから構成される、各サンプリング点に対応したサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面の未知パラメータ行列を解くことで、各サンプリング点を平滑化して前記被検体の形状を算出する形状算出ステップと、を含み、
前記部分サンプリング点選択ステップは、前記基準点からの距離が遠いほど前記区分け領域を大きくすることで、前記基準点からの距離が遠いほど前記部分サンプリング点の点群密度を低くし、
前記形状算出ステップは、全てのサンプリング点群に対応するサンプリング測度重み付き平滑化カーディナルスプライン曲面群から構成される前処理行列によって、前記未知パラメータ行列を前処理することを特徴とする被検体の形状算出方法。
A smoothing spline method that estimates a regression surface defined as a curved surface that minimizes a predetermined functional from sampling points on the surface of an object input from a 3D scanner and data values that include errors corresponding to each sampling point In the shape calculation method for calculating the shape of the subject by using,
Each sampling point is set as a reference point, each sampling point is divided by a predetermined dividing area around each reference point, and for each divided area, one of the sampling points included in the divided area is set as a partial sampling point. A partial sampling point selection step to select;
Weighted sampling measure corresponding to each sampling point, comprising the reference point, a partial sampling point group selected from each segmented region, and a sampling measure of the partial sampling point indicated by the size of the segmented region Calculating a shape of the subject by smoothing each sampling point by solving an unknown parameter matrix of a smoothed cardinal spline curved surface, and
In the partial sampling point selection step, the farther the distance from the reference point is, the larger the division area is, and the farther the distance from the reference point is, the lower the point group density of the partial sampling point is,
The shape calculation step includes pre-processing the unknown parameter matrix with a pre-processing matrix composed of a smoothing cardinal spline curved surface group with sampling measure weights corresponding to all sampling point groups. Calculation method.
前記被検体は、鋼板、スラブ、鋼片、または、鍛造前後もしくは鍛造中の鋼材であることを特徴とする請求項1に記載の被検体の形状算出方法。   The method for calculating the shape of an object according to claim 1, wherein the object is a steel plate, a slab, a steel piece, or a steel material before or after forging or during forging. 請求項1に記載の被検体の形状算出方法によって算出された鋼板の形状からそのひずみ量を算出し、前記ひずみ量に応じて前記鋼板のプレス矯正を行うことを特徴とする鋼板のプレス矯正方法。   A method for correcting the press of a steel sheet, comprising calculating a strain amount from the shape of the steel plate calculated by the method for calculating the shape of an object according to claim 1, and performing press correction of the steel plate in accordance with the strain amount. . 請求項3に記載の鋼板のプレス矯正方法によって、圧延後または熱処理後の鋼板をプレス矯正することを特徴とする鋼板の製造方法。   A method for producing a steel sheet, comprising: pressing a steel sheet after rolling or heat treatment by the method for straightening a steel sheet according to claim 3. 請求項3に記載の鋼板のプレス矯正方法によってプレス矯正されたことを特徴とする鋼板。   A steel plate that has been press-corrected by the method for correcting a press of a steel plate according to claim 3. 請求項4に記載の鋼板の製造方法によって製造されたことを特徴とする鋼板。   A steel plate manufactured by the method for manufacturing a steel plate according to claim 4.
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