JP2017138704A - 高意匠化方法、高意匠化装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】形状変化の大きいフィレット部における光線束の縞模様品質を向上させる。【解決手段】高意匠化方法は、被測定物の３次元測定データを取得するステップと、取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換するステップと、変換された測定メッシュデータから、形状変化があるフィレット部を、抽出するステップと、測定メッシュデータのフィレット部を、被測定物の形状を示す３次元のモデルデータにおいてフィレット部に対応する閉領域メッシュデータで、置換するステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、被測定物の測定データを高意匠化する高意匠化方法、高意匠化装置及びプログラムに関する。

被測定物を測定して、複数のポリゴンで構成された被測定物の測定メッシュデータを生成し、その光線束による縞模様品質を評価する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２９２３６５号公報

上記測定メッシュデータにおいて、形状変化の少ない平坦部分は、スムージング処理などによって、光線束の縞模様品質が向上するが、形状変化の大きいフィレット部では光線束の縞模様品質が悪化する虞がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、形状変化の大きいフィレット部における光線束の縞模様品質を向上させることができる高意匠化方法、高意匠化装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、被測定物の３次元測定データを取得するステップと、前記取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換するステップと、前記変換された測定メッシュデータから、形状変化があるフィレット部を、抽出するステップと、前記測定メッシュデータのフィレット部を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータにおいて前記フィレット部に対応する閉領域メッシュデータで、置換するステップと、を含む、ことを特徴とする高意匠化方法である。
この一態様において、前記置換するステップは、前記測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似した閉領域を、前記モデルデータから抽出するステップと、前記抽出したモデルデータの閉領域に頂点を格子状に配置し、該格子状の各頂点を線で結んで閉領域メッシュデータを生成するステップと、前記生成された閉領域メッシュデータと重なる前記測定メッシュデータ上の頂点及び該頂点を含むポリゴンを、前記測定メッシュデータから削除するステップと、前記頂点及びポリゴンを削除した測定メッシュデータと、前記閉領域メッシュデータと、を結合するステップと、を含んでいてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、被測定物の３次元測定データを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換するデータ変換手段と、前記データ変換手段により変換された測定メッシュデータから、形状変化があるフィレット部を、抽出するフィレット抽出手段と、前記測定メッシュデータのフィレット部を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータにおいて前記フィレット部に対応する閉領域メッシュデータで、置換する置換手段と、を備える、ことを特徴とする高意匠化装置であってもよい。
この一態様において、前記置換手段は、前記フィレット抽出手段により抽出された測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似させた閉領域を、前記モデルデータから抽出する閉領域抽出手段と、前記閉領域抽出手段により前記抽出されたモデルデータの閉領域に対し頂点を格子状に配置し、該格子状の各頂点を対角線で結んで閉領域メッシュデータを生成するメッシュ生成手段と、前記メッシュ生成手段により生成された閉領域メッシュデータと重なる前記測定メッシュデータ上の頂点及び該頂点を含むポリゴンを、前記測定メッシュデータから削除するデータ削除手段と、前記データ削除手段により頂点及びポリゴンが削除された測定メッシュデータと、前記メッシュ生成手段により生成された閉領域メッシュデータと、を結合するデータ結合手段と、を備えていてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、被測定物の３次元測定データを取得する処理と、前記取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換する処理と、前記変換された測定メッシュデータから、形状変化があるフィレット部を、抽出する処理と、前記測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似した閉領域を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータから、抽出する処理と、前記測定メッシュデータのフィレット部を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータにおいて前記フィレット部に対応する閉領域メッシュデータで、置換する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラムであってもよい。

本発明によれば、形状変化の大きいフィレット部における光線束の縞模様品質を向上させることができる高意匠化方法、高意匠化装置及びプログラムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る高意匠化装置を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る高意匠化装置の概略的システム構成を示すブロック図である。 （Ａ）測定メッシュデータのフィレット部をモデルデータのフィレット対応領域のメッシュデータに置換する方法を説明するための図である。（Ｂ）測定メッシュデータのフィレット部をモデルデータのフィレット対応領域のメッシュデータに置換する方法を説明するための図である。（Ｃ）測定メッシュデータのフィレット部をモデルデータのフィレット対応領域のメッシュデータに置換する方法を説明するための図である。（Ｄ）測定メッシュデータのフィレット部をモデルデータのフィレット対応領域のメッシュデータに置換する方法を説明するための図である。（Ｅ）測定メッシュデータのフィレット部をモデルデータのフィレット対応領域のメッシュデータに置換する方法を説明するための図である。（Ｆ）測定メッシュデータのフィレット部をモデルデータのフィレット対応領域のメッシュデータに置換する方法を説明するための図である。（Ｇ）測定メッシュデータのフィレット部をモデルデータのフィレット対応領域のメッシュデータに置換する方法を説明するための図である。 良好な光線束の縞模様品質の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る高意匠化方法の処理フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１に示す如く、例えば、自動車部品などの一番金型が完成すると、３次元測定器を用いて型計測を行い、３次元点群で構成される一番金型の３次元測定データ（以下、３次元点群データ）を取得する（１）。次に、取得された３次元点群データを、コンピュータにより複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに、変換する（２）。変換された測定メッシュデータをＣＡＤ（computer aided design）／ＣＡＭ（computer aided manufacturing）などを用いて編集し、加工用データを生成する（３）。そして、この加工用データを用いて機械加工を行い、二番金型を製作する（４）。

ところで、上記測定メッシュデータは測定誤差を含んでおり、更に、フィレット部を有している。フィレット部は形状変化が大きく、測定メッシュデータの格子点が不規則に配置される。このため、従来、たとえスムージング処理などを行ったとしても（５）、ハイライト検査における光線束の縞模様品質が悪化する虞がある（６）。
なお、ハイライト検査では、蛍光灯等の光源から発せられた光線を平行化し、スリット等を介して対象物に照射することで得られる、評価対象物の表面に形成される縞状の光線束の流れ具合（縞模様）によって、評価対象物の表面形状を検査するものである。

これに対して、本発明の高意匠化装置は、被測定物の測定メッシュデータのフィレット部を、光線束の縞模様品質が高い、被測定物のモデルデータのフィレット対応領域に格子点を整列して配置し生成した閉領域メッシュデータに、置き換える（７）。これにより、形状変化の大きいフィレット部でも、光線束の縞模様品質を向上させることができる（８）。

図２は、本発明の一実施形態に係る高意匠化装置の概略的システム構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る高意匠化装置１は、上述のように、光線束の縞模様品質を向上させ、被測定物の測定データを高意匠化するものである。高意匠化装置１は、被測定物の３次元測定データを取得するデータ取得部２と、被測定物のモデルデータを記憶する記憶部３と、被測定物の３次元測定データを変換するデータ変換部４と、フィレット部を抽出するフィレット抽出部５と、モデルデータの閉領域を抽出する閉領域抽出部６と、閉領域メッシュデータを生成するメッシュ生成部７と、測定メッシュデータ上の頂点及びポリゴンを削除するデータ削除部８と、測定メッシュデータと閉領域メッシュデータとを結合するデータ結合部９と、平滑化処理を行う平滑化部１０と、コンピュータモデルを表示する表示部１１と、を備える。

なお、高意匠化装置１は、例えば、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。

データ取得部２は、データ取得手段の一具体例である。データ取得部２は、例えば、３次元デジタイザなどの３次元測定器を用いて、金型、部品などの被測定物を３次元測定し、３次元点群（複数個の測定群）で構成される３次元測定データ（以下、３次元点群データ）を取得する。なお、データ取得部２は、記憶部３に予め記憶された３次元測定データを取得してもよい。

データ取得部２は、取得した３次元点群データを記憶部３に記憶させる。データ取得部２は、取得した３次元測定データをデータ変換部４に出力してもよい。
記憶部３は、例えば、上記メモリにより構成されている。記憶部３は、例えば、複数の被測定物の形状を示す３次元のモデルデータを予め記憶している。

データ変換部４は、データ変換手段の一具体例である。データ変換部４は、記憶部３に記憶された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換する。ここで、ポリゴンとは、少なくとも３つ以上の頂点を結んだ素面であり、例えば、三角形平面や四角形平面である。

フィレット抽出部５は、フィレット抽出手段の一具体例である。フィレット抽出部５は、データ変換部４により変換された測定メッシュデータから、形状変化の大きいフィレット部を抽出する。フィレット抽出部５は、ユーザの選択指示に応じて、測定メッシュデータから形状変化の大きいフィレット部を抽出する。フィレット抽出部５は、測定メッシュデータの曲面形状（曲率など）に基づいて、形状変化の大きいフィレット部を自動的に抽出してもよい。

閉領域抽出部６は、閉領域抽出手段の一具体例である。閉領域抽出部６は、記憶部３から被測定物のモデルデータを取得する。閉領域抽出部６は、フィレット抽出部５により抽出された測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似した閉領域（面や線モデルによる領域、フィレット対応領域）を、被測定物のモデルデータから抽出する。閉領域抽出部６は、例えば、フィレット抽出部５により抽出された測定メッシュデータのフィレット部の形状の中央あるいは全体を覆うような形状の閉領域を、被測定物のモデルデータから抽出する（図３（Ａ））。

メッシュ生成部７は、メッシュ生成手段の一具体例である。メッシュ生成部７は、閉領域抽出部６により抽出されたモデルデータの閉領域に、フィレット部の断面方向（図３（Ｂ）の縦方向）及び通り方向（図３（Ｂ）の横方向）に頂点を格子状に整列して配置する。メッシュ生成部７は、格子状の各頂点のうち、隣接する各頂点および対角に位置する各頂点同志を線で結ぶことで、複数の三角形平面のポリゴンで構成された閉領域メッシュデータを生成する（図３（Ｃ））。このように生成された閉領域メッシュデータは、光線束の縞模様品質が高い。
なお、メッシュ生成部７は、対角に位置する各頂点を同一方向の対角線で結んで閉領域メッシュデータを生成するのが好ましい。これにより、光線束の縞模様品質がより高くなる。

メッシュ生成部７は、格子状の各頂点のうち、隣接する各頂点同志を線で結ぶことで、自由曲面を含んだ複数の四角形平面のポリゴンで構成された閉領域メッシュデータを生成してもよい。この場合、データ取得部２は、より多くの３次元点群で構成される３次元測定データを取得する。

データ削除部８は、データ削除手段の一具体例である。データ削除部８は、データ変換部４により変換された測定メッシュデータ上にメッシュ生成部７により生成された閉領域メッシュデータを投影する（図３（Ｄ））。そして、データ削除部８は、閉領域メッシュデータと重なる測定メッシュデータ上の頂点及びその頂点を含むポリゴンを判定する（図３（Ｅ））。データ削除部８は、重なると判定した頂点及びポリゴンを測定メッシュデータから削除する（図３（Ｆ））。

データ結合部９は、データ結合手段の一具体例である。データ結合部９は、例えば、ドロネー分割方法などを用いて、データ削除部８により頂点及びポリゴンが削除された測定メッシュデータと、メッシュ生成部７により生成された閉領域メッシュデータと、を結合する（図３（Ｇ））。上述した図３（Ａ）乃至（Ｇ）の処理を行うことで、被測定物の測定メッシュデータのフィレット部を、光線束の縞模様品質が高い、被測定物のモデルデータのフィレット対応領域に格子点を整列して配置し生成したメッシュデータに、置き換えることができる。

平滑化部１０は、データ結合部９により結合されたメッシュデータ全体（コンピュータモデル）に対して平滑化処理を行う。以上により、例えば、図４に示す如く、光線束の縞模様品質のよいメッシュデータを得ることができる。平滑化部１０は、平滑化処理したコンピュータモデルを記憶部３及び表示部１１に出力する。

表示部１１は、平滑化部１０により平滑化処理されたコンピュータモデルを表示する。表示部１１は、例えば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置などである。

図５は、本実施形態に係る高意匠化方法の処理フローを示すフローチャートである。
データ取得部２は、被測定物を３次元測定し、３次元点群データを取得する（ステップＳ１０１）。

データ変換部４は、データ取得部２により取得された被測定物の３次元点群データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換する（ステップＳ１０２）。
フィレット抽出部５は、データ変換部４により変換された測定メッシュデータから形状変化の大きいフィレット部を抽出する（ステップＳ１０３）。

閉領域抽出部６は、フィレット抽出部５により抽出された測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似した閉領域を、被測定物のモデルデータから抽出する（ステップＳ１０４）。
メッシュ生成部７は、閉領域抽出部６により抽出されたモデルデータの閉領域に対し、頂点を格子状に整列して配置する（ステップＳ１０５）。メッシュ生成部７は、格子状の各頂点のうち、隣接する各頂点および対角に位置する各頂点同志を線で結ぶことで、複数の三角形平面のポリゴンで構成された閉領域メッシュデータを生成する（ステップＳ１０６）。

データ削除部８は、閉領域メッシュデータと重なる測定メッシュデータ上の頂点及びその頂点を含むポリゴンを、測定メッシュデータから削除する（ステップＳ１０７）。
データ結合部９は、ドロネー分割方法などを用いて、データ削除部８により頂点及びポリゴンが削除された測定メッシュデータと、メッシュ生成部７により生成された閉領域メッシュデータと、を結合する（ステップＳ１０８）。

平滑化部１０は、データ結合部９により結合されたメッシュデータ全体（コンピュータモデル）に対して平滑化処理を行う（ステップＳ１０９）。

以上、本実施形態において、被測定物の３次元測定データを取得し、取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換する。測定メッシュデータから、形状変化が大きいフィレット部を抽出し、測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似した閉領域を、被測定物の形状を示す３次元のモデルデータから、抽出する。抽出したモデルデータの閉領域に頂点を格子状に配置し、該格子状の各頂点を線で結んで閉領域メッシュデータを生成し、閉領域メッシュデータと重なる測定メッシュデータ上の頂点及び該頂点を含むポリゴンを、測定メッシュデータから削除し、頂点及びポリゴンを削除した測定メッシュデータと、閉領域メッシュデータと、を結合する。
これにより、被測定物の測定メッシュデータのフィレット部を、光線束の縞模様品質が高い、被測定物のモデルデータのフィレット対応領域に格子点を整列して配置し生成したメッシュデータに、置き換えることができる。したがって、形状変化の大きいフィレット部における光線束の縞模様品質を向上させることができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

また、本発明は、例えば、図５に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。

また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１ 高意匠化装置、２ データ取得部、３ 記憶部、４ データ変換部、５ フィレット抽出部、６ 閉領域抽出部、７ メッシュ生成部、８ データ削除部、９ データ結合部、１０ 平滑化部、１１ 表示部

Claims (5)

1. 被測定物の３次元測定データを取得するステップと、
   前記取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換するステップと、
   前記変換された測定メッシュデータから、形状変化があるフィレット部を、抽出するステップと、
   前記測定メッシュデータのフィレット部を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータにおいて前記フィレット部に対応する閉領域メッシュデータで、置換するステップと、
   を含む、ことを特徴とする高意匠化方法。
2. 請求項１記載の高意匠化方法であって、
   前記置換するステップは、
   前記測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似した閉領域を、前記モデルデータから抽出するステップと、
   前記抽出したモデルデータの閉領域に頂点を格子状に配置し、該格子状の各頂点を線で結んで閉領域メッシュデータを生成するステップと、
   前記生成された閉領域メッシュデータと重なる前記測定メッシュデータ上の頂点及び該頂点を含むポリゴンを、前記測定メッシュデータから削除するステップと、
   前記頂点及びポリゴンを削除した測定メッシュデータと、前記閉領域メッシュデータと、を結合するステップと、
   を含む、ことを特徴とする高意匠化方法。
3. 被測定物の３次元測定データを取得するデータ取得手段と、
   前記データ取得手段により取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換するデータ変換手段と、
   前記データ変換手段により変換された測定メッシュデータから、形状変化があるフィレット部を、抽出するフィレット抽出手段と、
   前記測定メッシュデータのフィレット部を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータにおいて前記フィレット部に対応する閉領域メッシュデータで、置換する置換手段と、
   を備える、ことを特徴とする高意匠化装置。
4. 請求項３記載の高意匠化装置であって、
   前記置換手段は、
   前記フィレット抽出手段により抽出された測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似させた閉領域を、前記モデルデータから抽出する閉領域抽出手段と、
   前記閉領域抽出手段により前記抽出されたモデルデータの閉領域に対し頂点を格子状に配置し、該格子状の各頂点を対角線で結んで閉領域メッシュデータを生成するメッシュ生成手段と、
   前記メッシュ生成手段により生成された閉領域メッシュデータと重なる前記測定メッシュデータ上の頂点及び該頂点を含むポリゴンを、前記測定メッシュデータから削除するデータ削除手段と、
   前記データ削除手段により頂点及びポリゴンが削除された測定メッシュデータと、前記メッシュ生成手段により生成された閉領域メッシュデータと、を結合するデータ結合手段と、
   を備える、ことを特徴とする高意匠化装置。
5. 被測定物の３次元測定データを取得する処理と、
   前記取得された被測定物の３次元測定データを複数のポリゴンで構成された測定メッシュデータに変換する処理と、
   前記変換された測定メッシュデータから、形状変化があるフィレット部を、抽出する処理と、
   前記測定メッシュデータのフィレット部の形状に類似した閉領域を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータから、抽出する処理と、
   前記測定メッシュデータのフィレット部を、前記被測定物の形状を示す３次元のモデルデータにおいて前記フィレット部に対応する閉領域メッシュデータで、置換する処理と、
   をコンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラム。