JP4944081B2 - Judgment method of mesh data - Google Patents
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本発明は、測定器によりワークの表面形状を測定して、複数のメッシュ要素からなるメッシュデータを得た後に、コンピュータによりメッシュデータのノイズ部分を特定するためのメッシュデータの判定方法に関する。 The present invention relates to a mesh data determination method for specifying a noise portion of mesh data by a computer after measuring a surface shape of a workpiece with a measuring instrument to obtain mesh data including a plurality of mesh elements.
従来、プレス成型用の金型を製作する際には、成形品の形状データからCAD等を用いて金型の設計を行い、金型データを作製している。得られた金型データに基づいて金型を加工するNC加工データを作成し、NC工作機械を用いて第1段階としての金型を加工している。この段階の金型は、必ずしも所望の製品を成型することができるとは限らず、実際に試用して得られた成形品に基づいて検証を行い、熟練技能者が金型を修正することが一般的に行われている。 Conventionally, when manufacturing a mold for press molding, a mold is designed by using CAD or the like from shape data of a molded product, and mold data is generated. NC machining data for machining a mold is created based on the obtained mold data, and the mold as the first stage is machined using an NC machine tool. The mold at this stage is not always capable of molding a desired product, but verification is performed based on a molded product actually obtained through trial use, and a skilled technician can correct the mold. Generally done.
近時、製品を大量生産するためには、同じ金型を複数用意してそれぞれプレス成形することが望まれており、修正して得られた金型を一番型とし、該一番型に対応した二番型(又はリピート型)を作成することが行われている。二番型を作成するためには、一番型で行った熟練技能者による修正の工程を可及的に抑制し、効率的に行うことが望ましい。 Recently, in order to mass-produce products, it is desired to prepare a plurality of the same molds and press-mold each, and the mold obtained by modification is the first mold, and the first mold A corresponding second type (or repeat type) is created. In order to create the second type, it is desirable to efficiently suppress the correction process performed by the skilled technician performed by the first type as much as possible.
このため、特許文献1では、得られた一番型を3次元測定器で計測し、得られた3次元点群データから曲面を作成し、その曲面データに基づき形状加工用のNC加工データを作成することが提案されている。3次元測定器で計測して得られたデータは、特許文献2に記載されているようなメッシュデータで表すとよい。
For this reason, in
ところで、修正して得られた一番型には、その修正によって表れた巣や、部品取り付け用のねじ穴や、所定の理由で発生した傷や段差等のノイズが存在する場合がある。このようなノイズは三次元加工を行う形状面データに反映すべきではない。引用文献1のように一番型を3次元測定器で計測した場合には、このようなノイズも含めて計測してしまうため、後工程においてコンピュータのオペレータがメッシュデータからノイズの箇所を特定し、所定の補正処理をする必要がある。
By the way, in the first mold obtained by the correction, there may be a noise such as a nest appearing as a result of the correction, a screw hole for mounting a component, a scratch or a step generated for a predetermined reason. Such noise should not be reflected in the shape surface data to be three-dimensionally processed. When the first type is measured with a three-dimensional measuring instrument as in
特許文献2には、メッシュ評価基準を満足する候補メッシュ及び写像モデルを画面上に表示して、オペレータが希望するメッシュを選択することが記載されている。
一番型を3次元測定器で計測して得られたメッシュデータのデータ量は多量であり、ノイズ部分を特定するのはオペレータにとって負担が大きいとともに、ノイズ部分か否かを判断するのには熟練を要する。 The amount of mesh data obtained by measuring the first mold with a three-dimensional measuring instrument is large, and it is burdensome for the operator to specify the noise part. Requires skill.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、メッシュデータからノイズ部分を簡便且つ確実に特定することのできるメッシュデータの判定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a mesh data determination method that can easily and reliably specify a noise portion from mesh data.
本発明に係るメッシュデータの判定方法は、測定器によりワークの表面形状を測定して、複数のメッシュ要素からなるメッシュデータを得た後に、コンピュータにより前記メッシュデータのノイズ部分を特定するためのメッシュデータの判定方法において、前記メッシュデータから所定の基準ノードと、該基準ノードに対して前記メッシュ要素の一辺を介して隣接する全ての隣接ノードを特定する第1工程と、全ての前記隣接ノードについて平均面を求める第2工程と、前記平均面と前記基準ノードとの離間距離を求める第3工程と、前記離間距離が所定閾値よりも小さいときに前記基準ノードを正常ノードとし、前記離間距離が前記所定閾値以上であるときに前記基準ノードをノイズノードとする第4工程とを有することを特徴とする。 The mesh data determining method according to the present invention is a mesh for specifying a noise portion of the mesh data by a computer after measuring the surface shape of the workpiece with a measuring instrument to obtain mesh data composed of a plurality of mesh elements. In the data determination method, a first step of identifying a predetermined reference node from the mesh data, and all adjacent nodes adjacent to the reference node via one side of the mesh element, and for all the adjacent nodes A second step of obtaining an average surface; a third step of obtaining a separation distance between the average surface and the reference node; and when the separation distance is smaller than a predetermined threshold, the reference node is set as a normal node, and the separation distance is And a fourth step of setting the reference node as a noise node when the threshold is equal to or greater than the predetermined threshold value.
このように、平均面と基準ノードとの離間距離が所定閾値以上であるときにその基準ノードをノイズノードとして特定すると、コンピュータにより、自動的に簡便且つ確実にノイズ部分を特定することができる。 As described above, if the reference node is specified as a noise node when the distance between the average plane and the reference node is equal to or greater than a predetermined threshold, the computer can automatically and easily specify the noise portion.
前記平均面は、全ての前記隣接ノードに基づいて最小二乗法により求めると、平均面が適切に求められる。 When the average surface is obtained by the least square method based on all the adjacent nodes, the average surface is appropriately obtained.
前記第4工程の後、ノイズノードの周りの全てのメッシュ要素をノイズ要素として特定してもよい。これにより、オペレータは、ノイズ判定の結果を容易に認識することができる。 After the fourth step, all mesh elements around the noise node may be specified as noise elements. Thereby, the operator can easily recognize the result of the noise determination.
本発明に係るメッシュデータの判定方法によれば、複数の隣接ノードから求められる平均面と基準ノードとの離間距離が所定閾値以上であるときにその基準ノードをノイズノードとして特定することにより、自動的に簡便且つ確実にノイズ部分を特定することができる。 According to the method for determining mesh data according to the present invention, when the distance between the average plane obtained from a plurality of adjacent nodes and the reference node is equal to or greater than a predetermined threshold, the reference node is automatically identified as a noise node. Therefore, the noise part can be specified easily and reliably.
以下、本発明に係るメッシュデータの判定方法について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図10を参照しながら説明する。 Hereinafter, the mesh data determination method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
先ず、本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法の処理に対する前工程について概略手順について説明する。 First, a schematic procedure will be described with respect to a pre-process for processing of the mesh data determination method according to the present embodiment.
図1のステップS1において、得ようとする成形品の設計を行い、成形品モデルのデータを作製する。 In step S1 of FIG. 1, the molded product to be obtained is designed, and data of the molded product model is created.
ステップS2において、成形品モデルのデータに基づいて、CADにより金型モデルデータのデータを作製する。 In step S2, mold model data data is created by CAD based on the molded product model data.
ステップS3において、金型モデルデータのデータに基づいて、NC工作機械用のNC加工データを作製する。 In step S3, NC machining data for the NC machine tool is created based on the data of the mold model data.
ステップS4において、得られたNC加工データを用い、NC工作機械により金型を成形する。 In step S4, a mold is formed by the NC machine tool using the obtained NC machining data.
ステップS5において、トライアウトとして成形された金型を用いてプレス加工を行い、試作品としての成形品を得る。 In step S5, press working is performed using a mold molded as a tryout to obtain a molded product as a prototype.
ステップS6において、試作品及び金型プレス面等を観察、検討し、手作業により金型の修正を行う。この際、試作品については皺や割れ、寸法誤差の有無等を観察、検討し、金型については、プレス表面の状態等を勘案し、総合的に判断して金型の修正を行う。ステップS5及びS6は何度か繰り返して行ってもよい。 In step S6, the prototype and the die press surface are observed and examined, and the die is corrected manually. At this time, the prototype is observed and examined for wrinkles and cracks, dimensional errors, etc., and the mold is corrected by comprehensively considering the condition of the surface of the press. Steps S5 and S6 may be repeated several times.
このステップS6では、金型に対して修正によって表面に巣が表われたり、何らかの理由により傷や段差等が発生する場合がある。また、設計条件によっては、金型に対して部品取り付け用のねじ穴等を設ける場合がある。これらの巣、傷、段差及び穴等は、三次元加工を行う形状面データに反映すべきではないものである。 In this step S6, there is a case where a nest appears on the surface due to the correction to the mold, or a scratch or a step is generated for some reason. Further, depending on the design conditions, a screw hole for mounting components may be provided on the mold. These nests, scratches, steps, holes and the like should not be reflected in the shape surface data to be three-dimensionally processed.
ステップS7において、非接触光学式三次元測定器等により修正された金型(ワーク)の表面形状を3次元的に測定し、点群から構成される3次元測定データを得る。金型の表面形状を測定する手段は、接触式等の他の測定器を用いてもよい。 In step S7, the surface shape of the mold (work) corrected by a non-contact optical three-dimensional measuring instrument or the like is measured three-dimensionally to obtain three-dimensional measurement data composed of point groups. As a means for measuring the surface shape of the mold, another measuring device such as a contact type may be used.
このステップS7では、金型に存在する巣、傷、段差及び穴等も計測されてしまい、データ上では形状面データには反映すべきでないノイズ部分となる。 In this step S7, nests, scratches, steps, holes and the like existing in the mold are also measured, and this becomes a noise portion that should not be reflected in the shape surface data on the data.
ステップS8において、3次元測定データの点群をコンピュータを用いた所定の手段によって、多数の三角形ポリゴン(メッシュ要素)に設定し、メッシュデータを得る。これらの三角形ポリゴンは、測定された金型の表面形状を示すことになる。ステップS8で得られたメッシュデータには、ノイズ部分がそのまま含まれている。図2に例としてのメッシュデータ10を示す。メッシュデータ10は、多数の三角形のポリゴン12から構成されて金型の表面形状を表しており、隣接するポリゴン12同士は同じ長さの一辺が共有されている。ポリゴン12の三角形状の頂点はノード14である。
In step S8, the point group of the three-dimensional measurement data is set to a large number of triangular polygons (mesh elements) by a predetermined means using a computer to obtain mesh data. These triangular polygons indicate the measured mold surface shape. The mesh data obtained in step S8 includes the noise part as it is. FIG. 2 shows
このような前工程の後、ノイズ部分を特定するための本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法の処理が行われる。先ず、このメッシュデータの判定方法について基本的な概念について二次元平面上で説明する。 After such a pre-process, the mesh data determination method according to the present embodiment for specifying a noise portion is performed. First, the basic concept of the mesh data determination method will be described on a two-dimensional plane.
図3に示すように、複数のノード14が同一面上で表されるとしたとき、所定のノード14を基準ノード14aとして、該基準ノード14aに隣接する2つのノード14を隣接ノード14bとして選択する。基準ノード14a及び2つの隣接ノード14bに接する半径rの円16と、2つの隣接ノード14bを接続する基準線18を規定する。
As shown in FIG. 3, when a plurality of
メッシュデータ10に基づいて金型を加工する際には、工作機械の工具はポリゴン12の面に沿って加工をするのではなく、ノード14同士を滑らかに結んだ曲線に沿って加工をすることから、円16は工具の移動経路と略等しいことになる。
When machining a die based on the
左側の隣接ノード14b(以下、隣接ノード14cと呼んで区別する。)に着目し、円16の中心点Oを基準として該隣接ノード14cと基準ノード14aとのなす角をθとする。隣接ノード14cと基準ノード14aとの中点20と中心点Oとを通る直線22を規定し、該直線22上で円16と中点20との距離を形状トレランスtとする。形状トレランスtは、工具の移動経路とポリゴン12との距離を示していることからできるだけ小さいことが望ましいが、工作機械の加工精度よりも過度に小さくすることは合理的ではない。したがって、形状トレランスtは、工作機械の加工精度に基づいて適度に小さい値に設定される。
Focusing on the left
隣接ノード14c、中点20及び中心点Oで形成される直角三角形で、隣接ノード14c〜中点20をx、中点20〜中心点Oをyとする。基準線18において、基準ノード14aから下ろした垂線24との交点と隣接ノード14cとの間をzとする。基準ノード14a、隣接ノード14c及び中心点Oによって形成される二等辺三角形の二等角をそれぞれαとする。垂線24の長さMT(以下閾値MTと呼ぶ)は以下の計算によって求まる。
In the right triangle formed by the adjacent node 14c, the
x=r×sin(θ/2)
z=r×sinθ
t=x×tan(θ/4)
MT=z×tan(θ/2)
これらの式をまとめると、
MT=t×4
となり、閾値MTは形状トレランスtの4倍として規定することができる。
x = r × sin (θ / 2)
z = r × sin θ
t = x × tan (θ / 4)
MT = z × tan (θ / 2)
Putting these equations together,
MT = t × 4
The threshold value MT can be defined as four times the shape tolerance t.
ところで、メッシュデータ10は、本来、一番型を計測して得られたものであることから、理論的には形状トレランスtは過度に大きくなることはないのであるが、実際には大きくなる箇所がある。これは、対象となった基準ノード14aが金型に存在した巣、傷、段差及び穴等に起因するノイズであると判断可能である。
By the way, since the
このような概念に基づいて、メッシュデータ10のノイズ部分の特定をする際には、メッシュデータ10は面のデータがなくノード14のデータの集合であることから、形状トレランスtを直接的に求めて判断することが困難であり、垂線24の閾値MTによって任意に規定した形状トレランスを基準とする閾値でノイズ判断をすることが望ましい。また、閾値MTによる判断では、基準ノード14aの周りに存在する複数のポリゴン12をまとめて判定することができる。なお、図3は、形状トレランスtと閾値MTとの関係を説明するための図であり、閾値MTは固定値であるが、垂線24の長さdは変動する。
Based on such a concept, when the noise portion of the
次に、本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法の処理について図4を参照しながら説明する。図4に示す処理は、基本的にコンピュータのプログラム処理によって自動的に行われるが、全ての工程を1台のコンピュータで行う必要はなく、例えば、ステップS110における表示処理は、表示専用のコンピュータで行ってもよい。また、ステップS111のノイズ除去処理は、一部又は全部を人手によって行ってもよい。 Next, processing of the mesh data determination method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The processing shown in FIG. 4 is basically automatically performed by computer program processing, but it is not necessary to perform all the steps by one computer. For example, the display processing in step S110 is performed by a display-only computer. You may go. Further, part or all of the noise removal processing in step S111 may be performed manually.
図4のステップS101において、図5に示すように、メッシュデータ10に含まれる全てのノード14から評価対象点としての基準ノード14aを1つ選択する。このステップS101は、以下に述べる一連のループ処理に含まれており、未処理のノード14のうちからいずれか1つを基準ノード14aとして選択する。
In step S101 of FIG. 4, as shown in FIG. 5, one
ステップS102において、基準ノード14aに対してポリゴン12の一辺を介して隣接する(つまり、1ボールノードの)全ての隣接ノード14bを特定する。図5に示す例では、基準ノード14aの周りに7つのポリゴン12が存在し、隣接ノード14bが7つ存在している。所定の基準ノード14aに対する隣接ノード14bは3以上となる。
In step S102, all
ステップS103において、図6に示すように、得られた全ての隣接ノード14bに基づいて、最小二乗法により平均面30を求める。最小二乗法によれば、平均面30が適切に求められ、しかもこの後の処理が簡便となる。平均面30は図3における基準線18に相当する。平均面30を求める最小二乗法では基準ノード14aは含めなくてよい。基準ノード14aは、平均面30の上側に存在する場合と、下側に存在する場合、及び平均面30上に存在する場合がある。
In step S103, as shown in FIG. 6, the
なお、平均面30は、基本的には平面であるが、設計条件によっては曲面近似させてもよい。
The
ステップS104において、図7に示すように、基準ノード14aを平均面30に投影し、垂線24を設定する。
In step S104, as shown in FIG. 7, the
ステップS105において、基準ノード14aの平均面30に対する投影点と該基準ノード14aとの離間距離d(つまり、垂線24の長さ)を求める。離間距離dは、基準ノード14aが平均面30の上側に存在する場合も下側に存在する場合も同様に求めればよい。
In step S105, a separation distance d between the projection point of the
ステップS106において、離間距離dと閾値MTとを比較し、d<MTであればステップS107へ移り、d≧MTであればステップS108へ移る。ここで、閾値MTは前記の通りMT=4×tであるが、設計条件によっては値を多少増減させてもよい。 In step S106, the separation distance d is compared with the threshold value MT. If d <MT, the process proceeds to step S107, and if d ≧ MT, the process proceeds to step S108. Here, the threshold value MT is MT = 4 × t as described above, but the value may be slightly increased or decreased depending on design conditions.
ステップS107において、その時点の基準ノード14aを正常ノードとして記録する。
In step S107, the
ステップS108において、その時点の基準ノード14aをノイズノードとして記録する。
In step S108, the
ステップS107及びS108の後、ステップS109において、メッシュデータ10に含まれるノード14の全てについて基準ノード14aとしての判定処理をしたか否かを確認する。全てのノード14について処理が終了していれば、ステップS110へ移り、いずれかのノード14について未処理であれば、ステップS101へ戻る。
After steps S107 and S108, it is confirmed in step S109 whether all the
基本的には全てのノード14に対して上記の判定処理を行うが、設計条件によっては、効率化のために所定範囲のノード14に対する判定処理を省略してもよい。
Basically, the above-described determination process is performed for all the
ステップS110において、図8に示すように、ノイズノード32として記録されたノード14の周りの全てのポリゴン12をノイズポリゴン(ノイズ要素)34として特定する。換言すれば、3つのノード14のうち1つ以上がノイズノード32として特定されているポリゴン12をノイズポリゴン34として特定すればよい。
In step S110, as shown in FIG. 8, all
ノイズポリゴン34は、正常なポリゴン12と異なる色でコンピュータのモニタ画面38に表示する。これにより、オペレータは、ノイズ判定の結果を容易に認識することができる。図8から明らかなように、あるまとまった範囲がノイズ部分として特定することができる。図8(及び図9)ではノイズノード32を白丸で示し、ノイズポリゴン34にハッチングを付している。
The
ステップS111において、ノイズ部分として特定された箇所について、所定のスムージング処理等を行いノイズを除去する。これにより、図4に示す処理が終了し、得られたメッシュデータ10によれば、ノイズ跡のない高精度な金型の加工データを作成することができる。
In step S111, a predetermined smoothing process or the like is performed on the part specified as the noise part to remove the noise. Thereby, the process shown in FIG. 4 is completed, and according to the obtained
本発明者は、低い直線状の段差を有するサンプルワークに対して本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法を適用・試行した。その結果のメッシュデータ10の平面図を図9に示す。図9においてハッチング部はノイズポリゴン34であり、縦線36は段差である。ノイズポリゴン34は、明らかに段差の縦線36に沿っており、容易に認識可能な適度な幅を占めていることが理解されよう。また、本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法では、縦線36のような連続的なノイズに対して特に有効であることが理解されよう。
The inventor applied and tried the mesh data determination method according to the present embodiment to a sample work having a low linear step. A plan view of the resulting
本発明者は、本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法以外にも幾つかの判定方法を検討した。そのうちの1つには、図3において、2つのポリゴン12によって形成される角度θの大きさによる判定処理がある。すなわち角度θが過大であるときには、その両サイドのポリゴン12はノイズポリゴン34と判定することができるというものである。
The inventor examined several determination methods in addition to the mesh data determination method according to the present embodiment. One of them is a determination process based on the magnitude of the angle θ formed by the two
図9と同じワークについて、この別案に係る判定方法を適用した結果を図10に示す。この場合、2つのポリゴン12が共有する辺に基づいて判定処理が行われることから、1つの判定処理でノイズポリゴン34と判定されるのはその2つのポリゴンだけであり、まとまった形状になりにくい。図9と比較しても、縦線36が認識されにくく、本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法の有効性が理解されよう。図10に結果を示す判定処理でも、小さく不連続なノイズの判定等の特定の用途には有効である。
FIG. 10 shows the result of applying the determination method according to this alternative for the same work as in FIG. In this case, since the determination process is performed based on the side shared by the two
上述したように、本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法によれば、平均面30と基準ノード14aとの離間距離dが閾値MT以上であるときに基準ノード14aを含む全てのポリゴン12をノイズポリゴンとして特定するとにより、コンピュータを用いて、自動的に簡便且つ確実にノイズ部分を特定することができる。
As described above, according to the mesh data determination method according to the present embodiment, when the distance d between the
また、図4に示したように、1つの基準ノード14aに対しては、基本点には、隣接ノード14bの特定、平均面30の算出、離間距離dの算出及び離間距離dと閾値MTとの比較だけで判定処理がなされ、処理が簡便であり、コンピュータの負荷が小さい。
Further, as shown in FIG. 4, for one
メッシュデータ10を構成するメッシュ要素は、三角形のポリゴン12であり、四角形状等のポリゴンと比較して処理が簡便である。
The mesh elements constituting the
メッシュデータ10のデータ量は多量であるが、本実施の形態に係るメッシュデータの判定方法では、ノイズ部分を特定することは基本的にはコンピュータによって行われ、オペレータの負担が小さく、その操作方法の習熟は容易である。
Although the data amount of the
本発明に係るメッシュデータの判定方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The mesh data determination method according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…メッシュデータ 12…ポリゴン(メッシュ要素)
14…ノード 14a…基準ノード
14b、14c…隣接ノード 24…垂線
30…平均面 32…ノイズノード
34…ノイズポリゴン(ノイズ要素) MT…閾値
d…離間距離 t…形状トレランス
10 ...
14 ...
Claims (3)
前記メッシュデータから所定の基準ノードと、該基準ノードに対して前記メッシュ要素の一辺を介して隣接する全ての隣接ノードを特定する第1工程と、
全ての前記隣接ノードについて平均面を求める第2工程と、
前記平均面と前記基準ノードとの離間距離を求める第3工程と、
前記離間距離が所定閾値よりも小さいときに前記基準ノードを正常ノードとし、前記離間距離が前記所定閾値以上であるときに前記基準ノードをノイズノードとする第4工程と、
を有することを特徴とするメッシュデータの判定方法。 In the determination method of mesh data for specifying the noise part of the mesh data by a computer after measuring the surface shape of the workpiece with a measuring instrument and obtaining mesh data composed of a plurality of mesh elements,
A first step of identifying a predetermined reference node from the mesh data and all adjacent nodes adjacent to the reference node via one side of the mesh element;
A second step of determining an average plane for all the adjacent nodes;
A third step of obtaining a separation distance between the average surface and the reference node;
A fourth step of setting the reference node as a normal node when the separation distance is smaller than a predetermined threshold, and setting the reference node as a noise node when the separation distance is equal to or greater than the predetermined threshold;
A method for determining mesh data, comprising:
前記平均面は、全ての前記隣接ノードに基づいて最小二乗法により求めることを特徴とするメッシュデータの判定方法。 The method for determining mesh data according to claim 1,
The method of determining mesh data, wherein the average surface is obtained by a least square method based on all the adjacent nodes.
前記第4工程の後、ノイズノードの周りの全てのメッシュ要素をノイズ要素として特定することを特徴とするメッシュデータの判定方法。 In the determination method of the mesh data according to claim 1 or 2,
After the fourth step, all the mesh elements around the noise node are specified as noise elements.
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