JP5203100B2 - Structure analysis apparatus and structure analysis method - Google Patents

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JP5203100B2 JP2008222027A JP2008222027A JP5203100B2 JP 5203100 B2 JP5203100 B2 JP 5203100B2 JP 2008222027 A JP2008222027 A JP 2008222027A JP 2008222027 A JP2008222027 A JP 2008222027A JP 5203100 B2 JP5203100 B2 JP 5203100B2
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Description

本発明は、観測対象物を仮想的に複数の要素に分割し、要素上に画定された節点の変位を数値計算によって求める構造解析装置及び構造解析方法に関する。   The present invention relates to a structural analysis apparatus and a structural analysis method for virtually dividing an observation object into a plurality of elements and obtaining a displacement of a node defined on the elements by numerical calculation.

従来の構造解析では、まず解析対象物のモデルを作製し、仮想的に有限要素に分割する。予想される外力と拘束条件とを付与して、構造解析を行う。解析結果の検証は、解析者の経験、または実験結果との比較に基づいて行われる。解析結果が不適格であると認定された場合には、有限要素分割、予想される外力、及び拘束条件を見直して、再度構造解析を行う。この見直し作業量が膨大になると共に、この見直し作業には、解析者の経験に依存する部分が多い。   In conventional structural analysis, a model of an object to be analyzed is first created and virtually divided into finite elements. Structural analysis is performed by applying expected external force and constraint conditions. The verification of the analysis result is performed based on the experience of the analyst or a comparison with the experimental result. If it is determined that the analysis result is inadequate, the finite element division, the expected external force, and the constraint conditions are reviewed, and the structural analysis is performed again. The amount of this review work becomes enormous, and this review work often depends on the experience of the analyst.

構造部品の結合部分のパラメータを、近似モデルの解析結果と機械実験結果とが整合するように修正することにより、結合部分の適切なパラメータを提供することができる(特許文献1)。構造物の特定の節点間の歪を、歪ゲージで測定し、測定結果を拘束条件として構造解析を行うことにより、解析結果の精度を高めることができる(特許文献2)。   By correcting the parameters of the coupling part of the structural part so that the analysis result of the approximate model matches the result of the mechanical experiment, an appropriate parameter of the coupling part can be provided (Patent Document 1). By measuring the strain between specific nodes of the structure with a strain gauge and performing the structural analysis using the measurement result as a constraint, the accuracy of the analysis result can be increased (Patent Document 2).

特開平10−68669号公報JP-A-10-68669 特開平11−258073号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-258073

本発明の目的は、実験結果との整合性を容易に高めることが可能な構造解析装置及び構造解析方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a structural analysis apparatus and a structural analysis method capable of easily enhancing consistency with experimental results.

本発明の他の観点によると、
観測対象物に固定された観測対象マークの位置を観測する観測装置と、
前記観測装置の観測結果が入力される処理装置と
を有し、
前記処理装置は、
前記観測対象物を、仮想的に複数の要素に分割し、該要素上に複数の節点を設定する工程と、
前記観測対象マークの位置に一致する節点、または前記観測対象マークの位置を含む要素上の一つの節点を、特定節点として選択する工程と、
前記特定節点の各々に対応して強制変位点を定義する工程と、
前記強制変位点と前記特定節点との間に、該強制変位点の変位と該特定節点の変位とに依存した相互作用を定義する工程と、
前記観測装置から取得した観測結果に基づいて、前記観測対象マークの変位を計測する工程と、
前記観測対象マークの計測された変位に基づいて、当該観測対象マークに対応する前記特定節点に対応付けられた前記強制変位点の変位を決定する工程と、
決定された前記強制変位点の変位を拘束条件として、前記観測対象物の構造解析を行う工程と
を実行する構造解析装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
An observation device for observing the position of the observation target mark fixed to the observation object;
A processing device to which the observation result of the observation device is input,
The processor is
Virtually dividing the observation object into a plurality of elements and setting a plurality of nodes on the elements;
Selecting a node that coincides with the position of the observation target mark, or one node on an element including the position of the observation target mark, as a specific node;
Defining a forced displacement point corresponding to each of the specific nodes;
Defining an interaction depending on the displacement of the forced displacement point and the displacement of the specific node between the forced displacement point and the specific node;
Measuring the displacement of the observation mark based on the observation result obtained from the observation device;
Determining a displacement of the forced displacement point associated with the specific node corresponding to the observation target mark based on the measured displacement of the observation target mark;
There is provided a structural analysis apparatus that executes a step of performing a structural analysis of the observation object using the determined displacement of the forced displacement point as a constraint condition.

本発明の他の観点によると、
観測対象物に、観測対象マークを固定する工程と、
前記観測対象物を、仮想的に複数の要素に分割し、該要素上に複数の節点を設定する工程と、
前記観測対象マークの位置に一致する節点、または前記観測対象マークの位置を含む要素上の一つの節点を、特定節点として選択する工程と、
前記特定節点の各々に対応して強制変位点を定義する工程と、
前記強制変位点と前記特定節点との間に、該強制変位点の変位と該特定節点の変位とに依存した相互作用を定義する工程と、
前記観測装置から取得した観測結果に基づいて、前記観測対象マークの変位を計測する工程と、
前記観測対象マークの計測された変位に基づいて、当該観測対象マークに対応する前記特定節点に対応付けられた前記強制変位点の変位を決定する工程と、
決定された前記強制変位点の変位を拘束条件として、前記観測対象物の構造解析を行う工程と
を有する構造解析方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
Fixing the observation target mark to the observation target;
Virtually dividing the observation object into a plurality of elements and setting a plurality of nodes on the elements;
Selecting a node that coincides with the position of the observation target mark, or one node on an element including the position of the observation target mark, as a specific node;
Defining a forced displacement point corresponding to each of the specific nodes;
Defining an interaction depending on the displacement of the forced displacement point and the displacement of the specific node between the forced displacement point and the specific node;
Measuring the displacement of the observation mark based on the observation result obtained from the observation device;
Determining a displacement of the forced displacement point associated with the specific node corresponding to the observation target mark based on the measured displacement of the observation target mark;
There is provided a structural analysis method including a step of performing a structural analysis of the observation object using the determined displacement of the forced displacement point as a constraint condition.

本発明の他の観点によると、上記構造解析装置で実行される構造解析方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a structure analysis method executed by the structure analysis apparatus.

特定節点に対応する観測対象マークの変位の観測結果を、構造解析に反映させることにより、実験結果解析結果との整合性を、容易に高めることができる。 By reflecting the observation result of the displacement of the observation target mark corresponding to the specific node in the structural analysis, the consistency between the experimental result and the analysis result can be easily increased.

以下、図1〜図4を参照して実施例1について説明し、図5〜図10−2を参照して実施例2について説明し、図11を参照して実施例3について説明し、図12を参照して、実施例1〜3を適用した実施例4について説明する。   Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 10-2, the third embodiment will be described with reference to FIG. The fourth embodiment to which the first to third embodiments are applied will be described with reference to FIG.

図1に、実施例1による構造解析装置の概略図を示す。XYZグローバル座標系が定義された空間内に、観測対象物10が配置される。観測対象物10の表面に複数の観測対象マーク11が固定されている。観測対象マーク11は、観測対象物10の表面に直接描画して形成してもよいし、マークが付された部材を観測対象物10に貼り付けてもよい。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a structural analysis apparatus according to the first embodiment. The observation object 10 is arranged in a space in which the XYZ global coordinate system is defined. A plurality of observation object marks 11 are fixed on the surface of the observation object 10. The observation target mark 11 may be formed by drawing directly on the surface of the observation target object 10, or a member with a mark attached thereto may be attached to the observation target object 10.

観測対象物10は、外力が加えられることにより変形する。観測対象物10が変形すると、観測対象マーク11が変位する。   The observation object 10 is deformed when an external force is applied. When the observation object 10 is deformed, the observation object mark 11 is displaced.

第1の観測装置31が複数の観測対象マーク11を観測し、第2の観測装置32が他の複数の観測対象マーク11を観測する。第1の観測装置31及び第2の観測装置32には、例えば、ディジタルカメラが用いられる。なお、一部の観測対象マーク11を、第1の観測装置31と第2の観測装置32の両方で観測されるようにしてもよい。   The first observation device 31 observes a plurality of observation target marks 11, and the second observation device 32 observes a plurality of other observation target marks 11. For example, a digital camera is used for the first observation device 31 and the second observation device 32. A part of the observation target marks 11 may be observed by both the first observation device 31 and the second observation device 32.

第1の観測装置31及び第2の観測装置32の各々は、レンズと受像面とを含む。第1の観測装置31に固定された第1のローカル座標系が定義され、第2の観測装置32に固定された第2のローカル座標系が定義される。第1のローカル座標系は、第1の観測装置31のレンズの光軸に一致するW軸、W軸に垂直で、かつ相互に直交するU軸及びV軸で定義され、その原点は、レンズの主点に一致する。受像面は、UV面に平行である。第2のローカル座標系は、第2の観測装置32のレンズの光軸に一致するT軸、T軸に垂直で、かつ相互に直交するR軸及びS軸で定義され、その原点は、レンズの主点に一致する。受像面は、RS面に平行である。   Each of the first observation device 31 and the second observation device 32 includes a lens and an image receiving surface. A first local coordinate system fixed to the first observation device 31 is defined, and a second local coordinate system fixed to the second observation device 32 is defined. The first local coordinate system is defined by a W axis that is coincident with the optical axis of the lens of the first observation device 31, a U axis that is perpendicular to the W axis, and orthogonal to each other, and the origin is the lens. Matches the principal point of The image receiving surface is parallel to the UV surface. The second local coordinate system is defined by a T-axis that coincides with the optical axis of the lens of the second observation device 32, an R-axis and an S-axis that are perpendicular to the T-axis and orthogonal to each other, and the origin is the lens. Matches the principal point of The image receiving surface is parallel to the RS surface.

第1の観測装置31及び第2の観測装置32で撮像された画像データが、処理装置40に入力される。処理装置40は、入力された画像データを処理し、観測対象物10の形状変化の時刻暦を求める。形状変化の時刻暦は、画像表示装置41に画像として表示される。   Image data captured by the first observation device 31 and the second observation device 32 is input to the processing device 40. The processing device 40 processes the input image data and obtains a time calendar of the shape change of the observation object 10. The time calendar of the shape change is displayed on the image display device 41 as an image.

図2に、実施例1による構造解析方法のフローチャートを示す。まず、ステップSA1において、観測対象物10に観測対象マーク11を固定する。ステップSA2において、CADを用いて観測対象物10の形状(解析モデル)を定義する。観測対象物10の形状は、CAD座標系内に定義される。ステップSA3において、CAD座標系と関連付けたグローバル座標系を定義する。通常は、CAD座標系をグローバル座標系として採用すればよい。   FIG. 2 shows a flowchart of the structure analysis method according to the first embodiment. First, in step SA1, the observation object mark 11 is fixed to the observation object 10. In step SA2, the shape (analysis model) of the observation object 10 is defined using CAD. The shape of the observation object 10 is defined in the CAD coordinate system. In step SA3, a global coordinate system associated with the CAD coordinate system is defined. Usually, the CAD coordinate system may be adopted as the global coordinate system.

ステップSA4において、CADで定義された観測対象物(解析モデル)を、仮想的に複数の有限要素に分割する。また、各有限要素に、測定対象物を構成する材料の剛性に基づいて、剛性を定義する。観測対象マーク11の位置に一致する節点、または観測対象マーク11の位置を含む有限要素上の一つの節点を、「特別節点」として選択する。、特定節点以外の節点を「一般節点」と呼ぶこととする。図1に、観測対象物10が立方体の多数の要素に分割された例を示している。各要素の頂点に節点13が画定される。各要素を、多角形の表面を持つ任意の立体形状としてもよい。この場合、多角形の表面の頂点が節点13となる。処理装置40は、グローバル座標系における各節点13Bの位置を記憶する。   In step SA4, the observation object (analysis model) defined by CAD is virtually divided into a plurality of finite elements. Further, the rigidity is defined for each finite element based on the rigidity of the material constituting the measurement object. A node coincident with the position of the observation target mark 11 or one node on the finite element including the position of the observation target mark 11 is selected as a “special node”. The nodes other than the specific node are referred to as “general nodes”. FIG. 1 shows an example in which the observation object 10 is divided into a number of cubic elements. Nodes 13 are defined at the vertices of each element. Each element may have an arbitrary three-dimensional shape having a polygonal surface. In this case, the vertex of the polygonal surface is the node 13. The processing device 40 stores the position of each node 13B in the global coordinate system.

ステップSA5において、グローバル座標系が定義された空間内に、第1の観測装置31及び第2の観測装置32を配置し、固定する。処理装置40に、第1の観測装置31及び第2の観測装置32の、グローバル座標系内における位置と姿勢を記憶させる。第1の観測装置31の位置は、そのレンズの主点のグローバル座標で特定される。第1の観測装置31の姿勢は、そのレンズの光軸、即ちW軸の方向と、U軸の方向とで特定される。同様に、第2の観測装置32の位置は、そのレンズの主点のグローバル座標で特定され、姿勢は、T軸及びR軸の方向で特定される。   In step SA5, the first observation device 31 and the second observation device 32 are arranged and fixed in the space in which the global coordinate system is defined. The processing device 40 stores the positions and orientations of the first observation device 31 and the second observation device 32 in the global coordinate system. The position of the first observation device 31 is specified by the global coordinates of the principal point of the lens. The posture of the first observation device 31 is specified by the optical axis of the lens, that is, the direction of the W axis and the direction of the U axis. Similarly, the position of the second observation device 32 is specified by the global coordinates of the principal point of the lens, and the posture is specified by the directions of the T axis and the R axis.

実施例1では、第1の観測装置31に固定された第1のローカル座標系のW軸が、グローバル座標系のZ軸に平行になり、第2の観測装置32に固定された第2のローカル座標系のT軸が、グローバル座標系のX軸に平行になるように、第1及び第2の観測装置20、30を配置した。この配置の場合、第1の観測装置31は、W軸に直交する方向、すなわちXY面内方向の変位を観測し、第2の観測装置32は、T軸に直交する方向、すなわちYZ面内方向の変位を観測することができる。   In the first embodiment, the W axis of the first local coordinate system fixed to the first observation device 31 is parallel to the Z axis of the global coordinate system, and the second axis fixed to the second observation device 32 is used. The first and second observation devices 20 and 30 are arranged so that the T axis of the local coordinate system is parallel to the X axis of the global coordinate system. In the case of this arrangement, the first observation device 31 observes displacement in the direction orthogonal to the W axis, that is, the XY in-plane direction, and the second observation device 32 is in the direction orthogonal to the T axis, that is, in the YZ plane. Directional displacement can be observed.

観測対象物10に予想される変形に応じて、第1及び第2の観測装置31、32を配置することが好ましい。例えば、外力の向きがXY面に平行であり、その大きさがZ方向に関してほぼ一定であれば、観測対象物10の変形は、ほぼXY面に平行な方向に生じると予測される。この変形は、主として第1の観測装置31によって観測することができる。   It is preferable to arrange the first and second observation devices 31 and 32 according to the expected deformation of the observation object 10. For example, if the direction of the external force is parallel to the XY plane and the magnitude thereof is substantially constant with respect to the Z direction, the deformation of the observation object 10 is predicted to occur in a direction substantially parallel to the XY plane. This deformation can be observed mainly by the first observation device 31.

以下の説明では、観測対象物10が、主としてXY面内に平行な方向に変形すると予測される場合について説明する。   In the following description, a case will be described in which the observation object 10 is predicted to deform mainly in a direction parallel to the XY plane.

ステップSA6において、観測対象物10に外力を加えながら、観測対象マーク11を、第1の観測装置31及び第2の観測装置32で撮像する。撮像された画像データは、処理装置40に入力される。処理装置40は、画像解析を行うことにより、受像面内における観測対象マーク11の像の位置を計測する。以下の工程では、第1の観測装置31で取得された画像データの処理について説明する。第2の観測装置32で取得された画像データの処理も、同様に行われる。   In step SA6, the observation object mark 11 is imaged by the first observation apparatus 31 and the second observation apparatus 32 while applying an external force to the observation object 10. The captured image data is input to the processing device 40. The processing device 40 measures the position of the image of the observation target mark 11 in the image receiving plane by performing image analysis. In the following steps, processing of image data acquired by the first observation apparatus 31 will be described. Processing of the image data acquired by the second observation device 32 is performed in the same manner.

第1の観測装置31の受像面は、第1のローカル座標系のUV面に平行である。このため、受像面内の位置は、U座標及びV座標で特定される。観測時刻t、t、t・・・における画像データを解析することにより、これらの観測時刻における観測対象マーク11の受像面内の位置、すなわち(U,V)座標を検出する。以下、観測対象マーク11の位置の検出方法の一例について説明する。 The image receiving surface of the first observation apparatus 31 is parallel to the UV plane of the first local coordinate system. For this reason, the position in the image receiving surface is specified by the U coordinate and the V coordinate. By analyzing the image data at the observation times t 0 , t 1 , t 2 ..., The positions of the observation target marks 11 at the observation times, that is, (U, V) coordinates are detected. Hereinafter, an example of a method for detecting the position of the observation target mark 11 will be described.

まず、画像データから、観測対象マーク11を含む長方形の領域を切り取る。切り取られた領域の(U,V)座標、例えば長方形の1つの頂点の(U,V)座標を記憶する。切り取られた画像データに、ノイズ除去を目的として、低域通過フィルタ、または収縮膨張操作等の処理を行う。ノイズが除去された画像データを用い、切り取られた領域内における観測対象マーク11の位置を検出する。   First, a rectangular region including the observation target mark 11 is cut out from the image data. The (U, V) coordinates of the clipped area, for example, the (U, V) coordinates of one vertex of the rectangle are stored. The cut image data is subjected to processing such as a low-pass filter or contraction / expansion operation for the purpose of noise removal. Using the image data from which the noise has been removed, the position of the observation target mark 11 within the clipped region is detected.

マーク位置の検出には、重心演算かピーク値検出法を用いることが好ましい。マークの像がぼやけている場合があるため、エッジ検出法やパターンマッチング法による位置検出は適さない。光強度にしきい値を設定し、しきい値以上の画素についてのみ重心演算を行うことにより、背景の光強度の強弱の影響を受けにくくすることができる。   For the detection of the mark position, it is preferable to use the center of gravity calculation or the peak value detection method. Since the mark image may be blurred, position detection by the edge detection method or pattern matching method is not suitable. By setting a threshold value for the light intensity and performing the centroid calculation only for pixels that are equal to or greater than the threshold value, it is possible to make it less susceptible to the influence of the light intensity of the background.

切り取られた領域の位置、及び切り取られた領域内における観測対象マーク11の位置により、受像面内における観測対象マーク11の(U,V)座標を算出することができる。同様の方法で、他の観測対象マーク11の(U,V)座標を求める。   The (U, V) coordinates of the observation target mark 11 in the image receiving plane can be calculated from the position of the cut out region and the position of the observation target mark 11 in the cut out region. The (U, V) coordinates of the other observation target marks 11 are obtained by the same method.

ステップSA7において、観測対象マーク11の各々の観測時刻ごとの(U,V)座標から、ある観測時刻から次の観測時刻までの受像面内の変位量(ΔU,ΔV)を算出する。グローバル座標系と第1のローカル座標系との相対位置関係、及び観測対象マーク11の(X,Y)座標が既知であるから、グローバル座標系における観測対象マーク11の変位量(ΔX,ΔY)を求めることができる。観測対象マーク11の変位量(ΔX,ΔY)を、当該観測対象マーク11に対応する特定節点の変位量として設定する。   In step SA7, the displacement amount (ΔU, ΔV) in the image receiving plane from one observation time to the next observation time is calculated from the (U, V) coordinates for each observation time of the observation target mark 11. Since the relative positional relationship between the global coordinate system and the first local coordinate system and the (X, Y) coordinates of the observation target mark 11 are known, the displacement amount (ΔX, ΔY) of the observation target mark 11 in the global coordinate system is known. Can be requested. The displacement amount (ΔX, ΔY) of the observation target mark 11 is set as the displacement amount of the specific node corresponding to the observation target mark 11.

図3に、観測対象マーク11の変位量(ΔX,ΔY)の一例を示す。第1の観測装置31で観測された観測対象マーク11の各々に、XY面に平行な変位ベクトル15が対応付けられる。同様に、第2の観測装置32で観測された観測対象マーク11の変位量(ΔY,ΔZ)が算出され、観測対象マーク11の各々に、YZ面に平行な変位ベクトル16が対応付けられる。   FIG. 3 shows an example of the displacement amount (ΔX, ΔY) of the observation target mark 11. A displacement vector 15 parallel to the XY plane is associated with each observation target mark 11 observed by the first observation device 31. Similarly, the displacement amount (ΔY, ΔZ) of the observation target mark 11 observed by the second observation device 32 is calculated, and a displacement vector 16 parallel to the YZ plane is associated with each observation target mark 11.

ステップSA8において、観測対象マーク11に対応付けられている特定節点の変位量を拘束条件として、他の外力及び拘束条件を付与して、観測時刻ごとに構造静解析を行う。このとき、第1の観測装置31の観測の対象となる特定節点のZ方向の変位量ΔZ、及び第2の観測装置32の嘆息の対象となる特定節点のX方向の変位量ΔXは、拘束しない。構造静解析には、一般的な有限要素法等を用いることができる。これにより、一般節点の変位量が算出される。   In step SA8, the structural static analysis is performed at each observation time with the displacement amount of the specific node associated with the observation target mark 11 as a constraint condition and other external forces and constraint conditions. At this time, the displacement amount ΔZ in the Z direction of the specific node to be observed by the first observation device 31 and the displacement amount ΔX in the X direction of the specific node to be sighed by the second observation device 32 are restricted. do not do. For structural static analysis, a general finite element method or the like can be used. Thereby, the displacement amount of the general node is calculated.

ステップSA9において、特定節点及び一般節点の変位量に基づいて、観測対象物10の形状の変化の様子を、画像表示装置41に動画として表示する。   In step SA9, the state of change in the shape of the observation object 10 is displayed on the image display device 41 as a moving image based on the displacement amounts of the specific node and the general node.

図4に、画像表示装置41の概略図を示す。表示画面内に対象物表示領域42が確保されており、その外側に、操作部43、経過時間表示バー44、及び表示指令部45が表示されている。対象物表示領域42内に、対象物が3次元的に表示される。操作部43を通して、表示開始、表示停止、表示一時停止等の操作を行う。経過時間表示バー44には、現在表示されている時刻までの経過時間が棒状に表示される。また、経過時間表示バーを介して観測開始からの経過時間を指定して、指定された時刻からの形状の変化を表示させることができる。   FIG. 4 shows a schematic diagram of the image display device 41. An object display area 42 is secured in the display screen, and an operation unit 43, an elapsed time display bar 44, and a display command unit 45 are displayed on the outside thereof. In the object display area 42, the object is displayed three-dimensionally. Through the operation unit 43, operations such as display start, display stop, and display pause are performed. In the elapsed time display bar 44, the elapsed time up to the currently displayed time is displayed in a bar shape. In addition, the elapsed time from the start of observation can be specified via the elapsed time display bar, and the change in shape from the specified time can be displayed.

表示指令部45を通して、対象物表示領域42内に表示されている画像の拡大、縮小、回転等の指示を行う。このため、種々の視点から観測対象物10の変形を確認することができる。なお、各節点の変位量を拡大して表示することができる。観測対象物の形状を変化が僅かである場合には、変位量を拡大して表示することにより、形状の変化を視認しやすくなる。   An instruction to enlarge, reduce, rotate, etc. the image displayed in the object display area 42 is given through the display command unit 45. For this reason, the deformation of the observation object 10 can be confirmed from various viewpoints. The displacement amount of each node can be enlarged and displayed. When the change in the shape of the observation object is slight, it is easy to visually recognize the change in the shape by displaying the displacement amount in an enlarged manner.

観測対象物の形状を、時間の経過と共に連続的に表示することにより、観測対象物10の形状の変化を、視覚的に容易に把握することができる。各部の変形量を容易に把握できるようにするために、等変位量線を表示したり、変位量に応じて表示色を変えるコンター表示を行ってもよい。   By continuously displaying the shape of the observation target object over time, the change in the shape of the observation target object 10 can be easily grasped visually. In order to make it easy to grasp the deformation amount of each part, an equal displacement amount line may be displayed, or a contour display in which the display color is changed according to the displacement amount may be performed.

実施例1では、節点のうち一部の特定節点の変位量を、実際の観測結果に基づいて拘束条件として設定するため、構造解析の精度を高めることができる。   In the first embodiment, the displacement amount of some specific nodes among the nodes is set as a constraint condition based on the actual observation result, so that the accuracy of the structural analysis can be improved.

図5に、実施例2による構造解析装置の概略図を示す。観測対象物10、第1の観測装置31、第2の観測装置32、及び画像表示装置41の構成は、実施例1のものと同一であり、処理装置40で行われる処理が、実施例1の処理と異なる。   FIG. 5 shows a schematic diagram of a structural analysis apparatus according to the second embodiment. The configurations of the observation object 10, the first observation device 31, the second observation device 32, and the image display device 41 are the same as those of the first embodiment, and the processing performed by the processing device 40 is the same as that of the first embodiment. It is different from processing.

図6に、実施例2による構造解析方法のフローチャートを示す。ステップSB1〜SB5は、実施例1のステップSA1〜SA5と同一である。   FIG. 6 shows a flowchart of the structure analysis method according to the second embodiment. Steps SB1 to SB5 are the same as steps SA1 to SA5 of the first embodiment.

ステップSB6において、特定節点の各々に対応して、少なくとも1つの強制変位点を定義する。   In step SB6, at least one forced displacement point is defined corresponding to each specific node.

図7に、強制変位点の一例を示す。第1の観測装置31で観測される観測対象マークに対応する特定節点13sに対して、2つの強制変位点17及び18が定義される。第1の観測装置31で観測可能な変位の方向は、UV面に平行であるため、強制変位点17、18は、特定節点13sをUV面に平行な方向に移動させた位置に定義される。図7では、特定節点13sをU軸に平行な方向に移動させた位置に1つの強制変位点17を定義し、V軸に平行な方向に移動させた位置に他の強制変位点18を定義している。   FIG. 7 shows an example of the forced displacement point. Two forced displacement points 17 and 18 are defined for the specific node 13s corresponding to the observation target mark observed by the first observation device 31. Since the displacement direction observable by the first observation device 31 is parallel to the UV plane, the forced displacement points 17 and 18 are defined at positions where the specific nodes 13s are moved in a direction parallel to the UV plane. . In FIG. 7, one forced displacement point 17 is defined at a position where the specific node 13s is moved in a direction parallel to the U axis, and another forced displacement point 18 is defined at a position moved in a direction parallel to the V axis. doing.

特定節点13sと強制変位点17とは、仮想的なばね19で連結され、特定節点13sと他の強制変位点18とは、仮想的なばね20で連結されている。特定節点13sと強制変位点17、及び特定節点13sと強制変位点18とは、それぞれ、ばね19及びばね20を介して力学的相互作用を及ぼし合う。初期状態では、ばね19、20は中立状態である。すなわち、特定節点13sは、ばね19、20を介して強制変位点17、18から力を受けない。   The specific node 13 s and the forced displacement point 17 are connected by a virtual spring 19, and the specific node 13 s and the other forced displacement point 18 are connected by a virtual spring 20. The specific node 13 s and the forced displacement point 17, and the specific node 13 s and the forced displacement point 18 interact with each other through a spring 19 and a spring 20, respectively. In the initial state, the springs 19 and 20 are in a neutral state. That is, the specific node 13 s does not receive a force from the forced displacement points 17 and 18 via the springs 19 and 20.

特定節点13sと強制変位点17との間隔が中立位置からずれると、特定節点13sに、ばね19の復元力による力が作用する。同様に、特定節点13sと他の強制変位点18との間隔が中立位置からずれると、特定節点13sに、ばね20の復元力による力が作用する。特定節点13sと強制変位点17との間隔は、特定節点13sに、想定される最大の変位が生じたとしても、変位の前後でばね19の復元力のU軸方向の向きが反転しないように設定する。特定節点13sと強制変位点18との間隔は、特定節点13sに、想定される最大の変位が生じたとしても、変位の前後でばね20の復元力のV軸方向の向きが反転しないように設定する。好適なばね定数の設定方法については、後述する。   When the distance between the specific node 13s and the forced displacement point 17 deviates from the neutral position, a force due to the restoring force of the spring 19 acts on the specific node 13s. Similarly, when the interval between the specific node 13s and the other forced displacement point 18 is deviated from the neutral position, a force due to the restoring force of the spring 20 acts on the specific node 13s. The distance between the specific node 13s and the forced displacement point 17 is such that the direction of the restoring force of the spring 19 in the U-axis direction does not reverse before and after the displacement even if the maximum expected displacement occurs at the specific node 13s. Set. The interval between the specific node 13s and the forced displacement point 18 is set so that the direction of the restoring force of the spring 20 in the V-axis direction is not reversed before and after the displacement even if the assumed maximum displacement occurs at the specific node 13s. Set. A suitable spring constant setting method will be described later.

ステップSB7及びSB8は、実施例1のステップSA6及びSA7と同一である。   Steps SB7 and SB8 are the same as steps SA6 and SA7 of the first embodiment.

ステップSB9において、特定節点の変位量に基づいて、当該特定節点に対応する強制変位点の変位量を算出する。   In step SB9, the displacement amount of the forced displacement point corresponding to the specific node is calculated based on the displacement amount of the specific node.

図8Aに示すように、特定節点13sが、観測時刻t=tからt=ti+1の間に変位先13Saまd得変位する。特定節点13Sから変位先13Saまでの変位は、変位ベクトル50で表される。図8Bに示すように、特定節点13sに対応する強制変位点17、18に、変位ベクトル50と同一の変位ベクトル25、26で表される変位を強制的に設定し、変位先17a、18aまで変位させるる。このとき、ばね19、20が伸縮するため、その復元力によって特定節点13sに力が作用する。 As shown in FIG. 8A, the specific node 13s is displaced from the observation time t = t i to t = t i + 1 by the displacement destination 13Sa. The displacement from the specific node 13S to the displacement destination 13Sa is represented by a displacement vector 50. As shown in FIG. 8B, displacements represented by the same displacement vectors 25 and 26 as the displacement vector 50 are forcibly set at the forced displacement points 17 and 18 corresponding to the specific node 13s, until the displacement destinations 17a and 18a. Displace. At this time, since the springs 19 and 20 expand and contract, a force acts on the specific node 13s by the restoring force.

ステップSB10において、強制変位点に強制的に設定した変位量を拘束条件として、観測対象物10の構造解析を行い、特定節点及び一般節点の変位を算出する。   In step SB10, the structural analysis of the observation object 10 is performed using the displacement amount forcibly set at the forced displacement point as a constraint condition, and the displacement of the specific node and the general node is calculated.

図8Cに示すように、例えば、特定節点13sは、強制変位点17、18に与えられた強制変位により、ばね19、20の復元力、及び他の節点から受ける力により、変位先13Sbまで変位する。変位先13Sbは、図8Aに示した特定節点13sの観測された変位先13Saに一致するとは限らない。   As shown in FIG. 8C, for example, the specific node 13s is displaced to the displacement destination 13Sb by the restoring force of the springs 19 and 20 and the force received from other nodes by the forced displacement given to the forced displacement points 17 and 18. To do. The displacement destination 13Sb does not necessarily coincide with the observed displacement destination 13Sa of the specific node 13s shown in FIG. 8A.

ステップSB11は、実施例1のステップSA9と同一である。   Step SB11 is the same as step SA9 of the first embodiment.

図9を参照して、実施例2の効果について説明する。説明の簡単化のために、1次元モデルについて説明する。   With reference to FIG. 9, the effect of Example 2 is demonstrated. In order to simplify the description, a one-dimensional model will be described.

図9Aに示すように、複数の節点が直線上に定義されている。特定節点60A〜60Fの間に、一般節点70が配置されている。実施例1では、図9Bに示すように、特定節点60A〜60Fに、それぞれ強制変位61A〜61Fが設定される。このため、観測対象マーク11の位置の測定のばらつきが、特定節点の変位に直接影響してしまう。1つの観測対象マーク11の位置の測定に、近傍の観測対象マーク11に比べて比較的大きな測定誤差が生じた場合、構造解析の結果、現実には生じ得ないような変形が発生する場合がある。   As shown in FIG. 9A, a plurality of nodes are defined on a straight line. A general node 70 is arranged between the specific nodes 60A to 60F. In Example 1, as shown in FIG. 9B, forced displacements 61A to 61F are set at the specific nodes 60A to 60F, respectively. For this reason, variation in the measurement of the position of the observation target mark 11 directly affects the displacement of the specific node. If a relatively large measurement error occurs in the measurement of the position of one observation target mark 11 as compared to the nearby observation target mark 11, a structural analysis may cause a deformation that cannot occur in reality. is there.

例えば、図9Bにおいて、特定節点60Bに、他の特定節点に比べて比較的大きな測定誤差が含まれる場合、特定節点60Bと、その両側の特定節点60A、60Cとの間の一般節点に、通常では生じないような大きな歪が生じてしまう場合がある。   For example, in FIG. 9B, when the specific node 60B includes a relatively large measurement error as compared with other specific nodes, a normal node between the specific node 60B and the specific nodes 60A and 60C on both sides thereof is usually set. In such a case, a large distortion that does not occur may occur.

図9Cに、実施例2による強制変位点65A〜65Fを導入した例を示す。特定節点60Aと強制変位点65Aとが、ばね66Aで連結されている。同様に、他の特定節点60B〜60Fと強制変位点65B〜65Fも、それぞれ、ばね66B〜66Fで連結されている。   FIG. 9C shows an example in which the forced displacement points 65A to 65F according to the second embodiment are introduced. The specific node 60A and the forced displacement point 65A are connected by a spring 66A. Similarly, the other specific nodes 60B to 60F and the forced displacement points 65B to 65F are also connected by springs 66B to 66F, respectively.

図9Dに示すように、強制変位点65A〜65Fに、それぞれ強制変位61A〜61Fを設定する。これにより、特定節点60A〜60Fに、ばね66A〜66Fの復元力による力が作用する。強制変位点65A〜65Fの変位を拘束条件として構造解析を行う。   As shown in FIG. 9D, forced displacements 61A to 61F are set at the forced displacement points 65A to 65F, respectively. Thereby, the force by the restoring force of spring 66A-66F acts on specific node 60A-60F. Structural analysis is performed using the displacements of the forced displacement points 65A to 65F as constraint conditions.

図9Eに示すように、特定節点60A〜60Fが変位する。強制変位点65A〜65Fの変位量が、ばね66A〜66Fを介して特定節点60A〜60Fに作用を及ぼす。この作用が釣り合うように、特定節点60A〜60Fの位置が解析される。このため、観測対象マーク11の位置の測定結果に含まれる誤差が平滑化される。例えば、1つの特定節点60Bに対応する観測対象マーク11の位置に比較的大きな測定誤差が含まれたとしても、近傍の特定節点60A、60C等に対応する観測対象マーク11の位置の測定結果に含まれる誤差が小さければ、1つの観測対象マーク11の位置の測定誤差が、解析結果へ与える影響は小さくなる。   As shown in FIG. 9E, the specific nodes 60A to 60F are displaced. The displacement amounts of the forced displacement points 65A to 65F act on the specific nodes 60A to 60F via the springs 66A to 66F. The positions of the specific nodes 60A to 60F are analyzed so that this action is balanced. For this reason, the error included in the measurement result of the position of the observation target mark 11 is smoothed. For example, even if a relatively large measurement error is included in the position of the observation target mark 11 corresponding to one specific node 60B, the measurement result of the position of the observation target mark 11 corresponding to the nearby specific nodes 60A, 60C, etc. If the included error is small, the influence of the measurement error at the position of one observation target mark 11 on the analysis result is small.

第1及び第2の観測装置31、32による測定が高精度であり、測定誤差がほとんど生じない場合には、仮想的なばね66A〜66Fのばね定数を大きくすればよい。これにより、測定された観測対象マーク11の変位量が特定節点の変位量に及ぼす影響度が大きくなる。一例として、ばね定数を無限大にして構造解析を行うと、実施例1による方法で構造解析を行った場合と同じ結果が得られる。   When the measurement by the first and second observation devices 31 and 32 is highly accurate and almost no measurement error occurs, the spring constants of the virtual springs 66A to 66F may be increased. As a result, the degree of influence of the measured displacement amount of the observation mark 11 on the displacement amount of the specific node increases. As an example, when the structure analysis is performed with the spring constant set to infinity, the same result as that obtained when the structure analysis is performed by the method according to the first embodiment can be obtained.

逆に、第1及び第2の観測装置31、32による測定に誤差が生じやすい場合には、仮想的なばね66A〜66Fのばね定数を、測定対象物を構成する材料の剛性に比べて小さくすればよい。これにより、特定節点の変位量は、強制変位点からの影響よりも、測定対象物の構造に依存する影響の方が大きくなる。その結果、測定のばらつきを平準化することができる。   On the contrary, when an error is likely to occur in the measurement by the first and second observation devices 31 and 32, the spring constants of the virtual springs 66A to 66F are smaller than the rigidity of the material constituting the measurement object. do it. Thereby, the displacement amount of the specific node is more influenced by the structure of the measurement object than by the forced displacement point. As a result, measurement variations can be leveled.

上記実施例2では、1つの観測対象マーク11を1つの観測装置で観測する場合を説明した。次に、1つの観測対象マーク11を第1及び第2の観測装置31、32の両方で観測する場合の処理について説明する。   In the second embodiment, the case where one observation target mark 11 is observed by one observation apparatus has been described. Next, processing when one observation target mark 11 is observed by both the first and second observation apparatuses 31 and 32 will be described.

図10Aに示すように、特定節点70に対応する観測対象マークを、第1の観測装置31及び第2の観測装置32の両方で観測する。第1の観測装置31の姿勢と第2の観測装置32の姿勢とは、任意である。ただし、第1の観測装置31のW軸と第2の観測装置32のT軸とは平行ではない。   As shown in FIG. 10A, the observation target mark corresponding to the specific node 70 is observed by both the first observation device 31 and the second observation device 32. The posture of the first observation device 31 and the posture of the second observation device 32 are arbitrary. However, the W axis of the first observation device 31 and the T axis of the second observation device 32 are not parallel.

特定節点70をU軸に平行な方向に移動させた位置に強制変位点71が定義され、特定節点70をR軸に平行な方向に移動させた位置に強制変位点72が定義されている。実際には、特定節点70をV軸に平行な方向、及びS軸に平行な方向に移動させた位置にも、強制変位点が定義されるが、ここでは、説明の簡単化のために、2つの強制変位点71、72のみが定義されていると仮定する。   A forced displacement point 71 is defined at a position where the specific node 70 is moved in a direction parallel to the U axis, and a forced displacement point 72 is defined at a position where the specific node 70 is moved in a direction parallel to the R axis. Actually, the forced displacement point is also defined at a position where the specific node 70 is moved in the direction parallel to the V-axis and the direction parallel to the S-axis, but here, for simplicity of explanation, Assume that only two forced displacement points 71, 72 are defined.

特定節点70と強制変位点71とが、仮想的なばね73で連結され、特定節点70と強制変位点72とが、仮想的なばね74で連結されている。第1の観測装置31による観測結果により、特定節点70の変位先70aが算出され、第2の観測装置32による観測結果により、特定節点70の変位先70bが算出される。特定節点70から変位先70aまでの変位ベクトルは、UV面に平行であり、特定節点70から変位先70bまでの変位ベクトルは、RS面に平行である。一方の強制変位点71が、UV面に平行な向きの変位を担い、他方の強制変位点72が、RS面に平行な向きの変位を担う。   The specific node 70 and the forced displacement point 71 are connected by a virtual spring 73, and the specific node 70 and the forced displacement point 72 are connected by a virtual spring 74. The displacement destination 70 a of the specific node 70 is calculated based on the observation result by the first observation device 31, and the displacement destination 70 b of the specific node 70 is calculated based on the observation result by the second observation device 32. The displacement vector from the specific node 70 to the displacement destination 70a is parallel to the UV plane, and the displacement vector from the specific node 70 to the displacement destination 70b is parallel to the RS plane. One forced displacement point 71 bears a displacement in a direction parallel to the UV plane, and the other forced displacement point 72 bears a displacement in a direction parallel to the RS plane.

図10Bに示すように、一方の強制変位点71を変位先71aまで強制的に変位させ、他方の強制変位点72を変位先72aまで強制的に変位させる。強制変位点71から、その変位先71aまでの変位ベクトルは、特定節点70から変位先70aまでの変位ベクトルと等しい。強制変位点72から、その変位先72aまでの変位ベクトルは、特定節点70から変位先70bまでの変位ベクトルと等しい。この拘束条件の下で構造解析を行う。仮想的なばね73、74の復元力により、特定節点70に力が印加される。   As shown in FIG. 10B, one forced displacement point 71 is forcibly displaced to a displacement destination 71a, and the other forced displacement point 72 is forcibly displaced to a displacement destination 72a. The displacement vector from the forced displacement point 71 to the displacement destination 71a is equal to the displacement vector from the specific node 70 to the displacement destination 70a. The displacement vector from the forced displacement point 72 to the displacement destination 72a is equal to the displacement vector from the specific node 70 to the displacement destination 70b. Structural analysis is performed under this constraint condition. A force is applied to the specific node 70 by the restoring force of the virtual springs 73 and 74.

図10Cに示すように、特定節点70が、ばね73、74の復元力、及び他の節点からの影響を受け、変位先70cまで変位する。   As shown in FIG. 10C, the specific node 70 is displaced to the displacement destination 70c under the influence of the restoring force of the springs 73 and 74 and other nodes.

上述のように、1つの特定節点70に対応して、第1の観測装置31による観測結果を反映させるための強制変位点71、及び第2の観測装置32による観測結果を反映させるための強制変位点72を定義する。これにより、特定節点70の変位に、第1の観測装置31及び第2の観測装置32の両方の観測結果を反映させることができる。   As described above, the forced displacement point 71 for reflecting the observation result by the first observation device 31 and the forcing to reflect the observation result by the second observation device 32 corresponding to one specific node 70. A displacement point 72 is defined. Thereby, the observation results of both the first observation device 31 and the second observation device 32 can be reflected in the displacement of the specific node 70.

上記実施例2では、特定節点と強制変位点とを、仮想的なばねで連結したが、特定節点と強制変位点との間で力学的相互作用を及ぼす他のモデルを採用してもよい。例えば、強制変位点の周囲の空間に、中立位置でポテンシャルが極小になるようなポテンシャル場を定義してもよい。   In the second embodiment, the specific node and the forced displacement point are connected by a virtual spring. However, another model that exerts a mechanical interaction between the specific node and the forced displacement point may be adopted. For example, a potential field that minimizes the potential at the neutral position may be defined in the space around the forced displacement point.

図11Aに、実施例3の構造解析方法のモデルを示す。観測対象物10を表すモデルが複数の有限要素80に分割されている。観測対象物10の、一部の有限要素に対応する位置に、角度センサ81が取り付けられている。角度センサとして、たとえな二軸加速度センサを用いることができる。二軸加速度センサで重力加速度を測定することにより、センサ自体の水平方向からの傾斜角を算出することができる。   FIG. 11A shows a model of the structural analysis method of the third embodiment. A model representing the observation object 10 is divided into a plurality of finite elements 80. An angle sensor 81 is attached to a position corresponding to some finite element of the observation object 10. For example, a biaxial acceleration sensor can be used as the angle sensor. By measuring the gravitational acceleration with a biaxial acceleration sensor, the tilt angle of the sensor itself from the horizontal direction can be calculated.

図11Bに、角度センサ81により求められた水平方向からの傾斜角を示す。角度センサによって求められた傾斜角を、当該角度センサ81に対応する有限要素の姿勢に反映させる。反映された姿勢を拘束条件として、構造静解析を行う。   FIG. 11B shows the inclination angle from the horizontal direction obtained by the angle sensor 81. The tilt angle obtained by the angle sensor is reflected in the attitude of the finite element corresponding to the angle sensor 81. Static structural analysis is performed using the reflected posture as a constraint.

図11Dに示すように、観測対象物を表すモデルの形状の変化が算出される。   As shown in FIG. 11D, a change in the shape of the model representing the observation target is calculated.

実施例3においても、実験結果が、構造静解析の拘束条件として反映されているため、容易に、実験結果と解析結果との整合性を高めることができる。   Also in Example 3, since the experimental result is reflected as a constraint condition of the structural static analysis, the consistency between the experimental result and the analytical result can be easily increased.

図12に、上記実施例による構造解析装置を搭載することができる射出成型機の正面図を示す。射出成型機340が、射出装置350及び型締装置370を含んで構成される。   FIG. 12 shows a front view of an injection molding machine on which the structural analysis apparatus according to the above embodiment can be mounted. The injection molding machine 340 includes an injection device 350 and a mold clamping device 370.

射出装置350は、加熱シリンダ351を備え、加熱シリンダ351に、樹脂を供給するホッパ352が配設される。また、加熱シリンダ351内に、スクリュー353が進退自在かつ回転自在に配設される。スクリュー353の後端は、支持部材354によって回転自在に支持される。支持部材354に、サーボモータ等の計量モータ355が駆動部として取り付けられている。計量モータ355の回転が、計量モータ355の出力軸361に取り付けられたタイミングベルト356を介して、被駆動部のスクリュー353に伝達される。計量モータ355の出力軸361の後端に、検出器362が直結している。検出器362は、計量モータ355の回転数または回転量を検出する。検出器362により検出された回転数または回転量に基づいて、スクリュー353の回転速度が求められる。   The injection device 350 includes a heating cylinder 351, and a hopper 352 that supplies resin is disposed in the heating cylinder 351. Further, a screw 353 is disposed in the heating cylinder 351 so as to be able to advance and retreat and to be rotatable. The rear end of the screw 353 is rotatably supported by the support member 354. A measuring motor 355 such as a servo motor is attached to the support member 354 as a drive unit. The rotation of the weighing motor 355 is transmitted to the screw 353 of the driven portion via a timing belt 356 attached to the output shaft 361 of the weighing motor 355. A detector 362 is directly connected to the rear end of the output shaft 361 of the weighing motor 355. The detector 362 detects the rotation speed or rotation amount of the metering motor 355. Based on the number of rotations or amount of rotation detected by the detector 362, the rotational speed of the screw 353 is obtained.

射出装置350はさらに、スクリュー353と平行なねじ軸357を回転自在に備える。ねじ軸357の後端は、サーボモータ等の射出モータ359の出力軸363に取り付けられたタイミングベルト358を介して、射出モータ359に連結されている。従って、射出モータ359によってねじ軸357を回転させることができる。ねじ軸357の前端は支持部材354に固定されたナット360と螺合させられる。駆動部である射出モータ359を駆動し、タイミングベルト358を介して駆動伝達部であるねじ軸357を回転させると、支持部材354が前後進する。   The injection device 350 further includes a screw shaft 357 parallel to the screw 353 so as to be rotatable. The rear end of the screw shaft 357 is connected to the injection motor 359 via a timing belt 358 attached to the output shaft 363 of the injection motor 359 such as a servo motor. Therefore, the screw shaft 357 can be rotated by the injection motor 359. The front end of the screw shaft 357 is screwed with a nut 360 fixed to the support member 354. When the injection motor 359 that is a drive unit is driven and the screw shaft 357 that is a drive transmission unit is rotated via the timing belt 358, the support member 354 moves forward and backward.

支持部材354に、荷重の検出器であるロードセル365が取り付けられている。支持部材354の前後進運動が、ロードセル365を介してスクリュー353に伝えられることにより、スクリュー353が前後進する。ロードセル365により検出された力に対応するデータが、処理装置310に送出される。射出モータ359の出力軸363の後端に、検出器364が直結している。検出器364は、射出モータ359の回転数または回転量を検出する。検出器364により検出された回転数及び回転量に基づいて、スクリュー353の前後進方向の移動速度または前後進方向の位置が求められる。   A load cell 365 as a load detector is attached to the support member 354. The forward / backward movement of the support member 354 is transmitted to the screw 353 via the load cell 365, whereby the screw 353 moves forward / backward. Data corresponding to the force detected by the load cell 365 is sent to the processing device 310. A detector 364 is directly connected to the rear end of the output shaft 363 of the injection motor 359. The detector 364 detects the rotation speed or rotation amount of the injection motor 359. Based on the number of rotations and the amount of rotation detected by the detector 364, the moving speed of the screw 353 in the forward / backward direction or the position in the forward / backward direction is obtained.

型締装置370は、可動側の金型371が取り付けられた可動プラテン372と、固定側の金型373が取り付けられた固定プラテン374とを含む。可動プラテン372と固定プラテン374とは、タイバー375によって連結される。可動プラテン372はタイバー375に沿って摺動可能である。また、型締装置370は、トグル機構377を含む。トグル機構377は、一端が可動プラテン372と連結し、他端がトグルサポート376と連結する。トグルサポート376の中央において、ボールねじ軸379が回転自在に支持されている。トグル機構377に設けられたクロスヘッド380に固定されたナット381が、ボールねじ軸379に螺合させられている。また、ボールねじ軸379の後端にプーリ382が配設され、サーボモータ等の型締モータ378の出力軸383とプーリ382との間に、タイミングベルト384が架け渡されている。   The mold clamping device 370 includes a movable platen 372 to which a movable mold 371 is attached, and a fixed platen 374 to which a fixed mold 373 is attached. The movable platen 372 and the fixed platen 374 are connected by a tie bar 375. The movable platen 372 is slidable along the tie bar 375. The mold clamping device 370 includes a toggle mechanism 377. The toggle mechanism 377 has one end connected to the movable platen 372 and the other end connected to the toggle support 376. A ball screw shaft 379 is rotatably supported at the center of the toggle support 376. A nut 381 fixed to a cross head 380 provided in the toggle mechanism 377 is screwed onto the ball screw shaft 379. A pulley 382 is disposed at the rear end of the ball screw shaft 379, and a timing belt 384 is bridged between the output shaft 383 of the mold clamping motor 378 such as a servo motor and the pulley 382.

型締装置370において、駆動部である型締モータ378を駆動すると、型締モータ378の回転が、タイミングベルト384を介して、駆動伝達部であるボールねじ軸379に伝達される。そして、ボールねじ軸379及びナット381によって、運動方向が回転運動から直線運動に変換され、トグル機構377が作動させられる。トグル機構377の作動により、可動プラテン372がタイバー375に沿って摺動し、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。   In the mold clamping device 370, when the mold clamping motor 378 that is a drive unit is driven, the rotation of the mold clamping motor 378 is transmitted to the ball screw shaft 379 that is the drive transmission unit via the timing belt 384. Then, the ball screw shaft 379 and the nut 381 change the direction of motion from rotational motion to linear motion, and the toggle mechanism 377 is operated. By the operation of the toggle mechanism 377, the movable platen 372 slides along the tie bar 375, and mold closing, mold clamping, and mold opening are performed.

型締モータ378の出力軸383の後端に、検出器385が直結している。検出器385は、型締モータ378の回転数または回転量を検出する。検出器385により検出された回転数または回転量に基づいて、ボールねじ軸379の回転に伴って進退するクロスヘッド380の位置、または、トグル機構377によってクロスヘッド380に連結された被駆動部である可動プラテン372の位置が求められる。処理装置310が、計量モータ355、射出モータ359、型締モータ378を制御する。   A detector 385 is directly connected to the rear end of the output shaft 383 of the mold clamping motor 378. The detector 385 detects the rotation speed or rotation amount of the mold clamping motor 378. Based on the number of rotations or the amount of rotation detected by the detector 385, the position of the crosshead 380 that moves forward and backward with the rotation of the ball screw shaft 379, or the driven part connected to the crosshead 380 by the toggle mechanism 377 The position of a certain movable platen 372 is determined. The processing device 310 controls the weighing motor 355, the injection motor 359, and the mold clamping motor 378.

可動側の金型371と固定側の金型373との間に、キャビティcavが形成される。キャビティcavと加熱シリンダ351の内部とが連通している。   A cavity cav is formed between the movable mold 371 and the fixed mold 373. The cavity cav and the inside of the heating cylinder 351 communicate with each other.

型締めを行うと、可動側の金型371及び固定側の金型373に応力が印加され、これらの金型がわずかに変形する。射出成形品の形状の精密度を高めるために、金型のわずかな変形を観測することが望まれる。   When the mold clamping is performed, stress is applied to the movable mold 371 and the fixed mold 373, and these molds are slightly deformed. In order to increase the precision of the shape of the injection molded product, it is desired to observe a slight deformation of the mold.

可動側の金型371と固定側の金型373の側面に複数の観測対象マークが固定される。これらの観測対象マークを、上記実施例による構造解析装置を用いて観測することにより、金型の変形の様子を画像により確認することができる。   A plurality of observation target marks are fixed to the side surfaces of the movable mold 371 and the fixed mold 373. By observing these observation target marks using the structural analysis apparatus according to the above embodiment, the state of deformation of the mold can be confirmed by an image.

上記実施例では、観測対象マーク11の変位量を検出するための観測装置20及び30にディジタルカメラを用いたが、他の方法で変位量を検出してもよい。例えば、レーザ変位計を用いて観測対象マークの変位量を検出することも可能である。   In the above embodiment, the digital camera is used for the observation devices 20 and 30 for detecting the displacement amount of the observation target mark 11, but the displacement amount may be detected by other methods. For example, it is also possible to detect the displacement amount of the observation target mark using a laser displacement meter.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

実施例1による構造解析装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a structural analysis apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施例1による構造解析方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a structural analysis method according to the first embodiment. 実施例1による構造解析方法で特定節点に与えられる変位の例をしめす線図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of displacement given to a specific node by the structure analysis method according to the first embodiment. 実施例1による構造解析層の画像表示装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an image display device for a structural analysis layer according to Example 1. FIG. 実施例2による構造解析装置の概略図である。It is the schematic of the structure analysis apparatus by Example 2. FIG. 実施例2による構造解析方法のフローチャートである。6 is a flowchart of a structure analysis method according to a second embodiment. 特定節点と強制変位点との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between a specific node and a forced displacement point. (8A)は、特定節点に対応する観測対象マークの観測結果から得られた変位を示す線図であり、(8B)は、強制変位点に設定する強制変位を示す線図である。(8A) is a diagram showing the displacement obtained from the observation result of the observation target mark corresponding to the specific node, and (8B) is a diagram showing the forced displacement set at the forced displacement point. (8C)は、構造解析による特定節点の変位を示す線図である。(8C) is a diagram showing the displacement of a specific node by structural analysis. (9A)は、構造解析モデルを示す線図であり、(9B)は、実施例1の方法で構造解析を行った結果の一例を示す線図であり、(9C)は、構造解析モデルに強制変位点を定義した状態の線図であり、(9D)は、強制変位点に強制変位を設定した後の構造解析モデルの線図であり、(9E)は、構造解析後の構造解析モデルの線図である。(9A) is a diagram showing the structural analysis model, (9B) is a diagram showing an example of the result of the structural analysis performed by the method of Example 1, and (9C) shows the structural analysis model. FIG. 9D is a diagram in a state where a forced displacement point is defined, FIG. 9D is a diagram of a structural analysis model after setting the forced displacement at the forced displacement point, and FIG. 9E is a structural analysis model after the structural analysis. FIG. (10A)は、2つの観測装置で観測される観測対象マークに対応する特定節点と強制変位点を示す線図であり、(10B)は、強制変位点に強制変位を設定した状態の線図である。(10A) is a diagram showing specific nodes and forced displacement points corresponding to observation target marks observed by two observation devices, and (10B) is a diagram in a state where forced displacement is set at the forced displacement points. It is. (10C)は、構造解析後の特定節点の位置を示す線図である。(10C) is a diagram showing the position of a specific node after structural analysis. 実施例3の構造解析モデルを示す線図である。6 is a diagram showing a structural analysis model of Example 3. FIG. 実施例による構造解析装置が適用される射出成型機の正面図である。It is a front view of the injection molding machine to which the structural analysis apparatus by an Example is applied.

符号の説明Explanation of symbols

10 観測対象物
11 観測対象マーク
13 節点
13S 特定節点
15、16 変位
17、18 強制変位点
19、20 仮想的なばね
25、26 変位ベクトル
31 第1の観測装置
32 第2の観測装置
40 処理装置
41 画像表示装置
42 対象物表示領域
43 操作部
44 経過時間表示バー
45 表示指令部
50 変位ベクトル
60A〜60F 特定節点
61A〜61F 変位ベクトル
65A〜65F 強制変位点
66A〜66F 仮想的なばね
70 特定節点
71、72 強制変位点
73、74 仮想的なばね
80 有限要素
81 角度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Observation object 11 Observation target mark 13 Node 13S Specific node 15, 16 Displacement 17, 18 Forced displacement point 19, 20 Virtual spring 25, 26 Displacement vector 31 1st observation apparatus 32 2nd observation apparatus 40 Processing apparatus 41 Image Display Device 42 Object Display Area 43 Operation Unit 44 Elapsed Time Display Bar 45 Display Command Unit 50 Displacement Vectors 60A-60F Specific Nodes 61A-61F Displacement Vectors 65A-65F Forced Displacement Points 66A-66F Virtual Spring 70 Specific Nodes 71, 72 Forced displacement points 73, 74 Virtual spring 80 Finite element 81 Angle sensor

Claims (6)

観測対象物に固定された観測対象マークの位置を観測する観測装置と、An observation device for observing the position of the observation target mark fixed to the observation object;
前記観測装置の観測結果が入力される処理装置と  A processing device to which an observation result of the observation device is input;
を有し、Have
前記処理装置は、  The processor is
前記観測対象物を、仮想的に複数の要素に分割し、該要素上に複数の節点を設定する工程と、  Virtually dividing the observation object into a plurality of elements and setting a plurality of nodes on the elements;
前記観測対象マークの位置に一致する節点、または前記観測対象マークの位置を含む要素上の一つの節点を、特定節点として選択する工程と、  Selecting a node that coincides with the position of the observation target mark, or one node on an element including the position of the observation target mark, as a specific node;
前記特定節点の各々に対応して強制変位点を定義する工程と、  Defining a forced displacement point corresponding to each of the specific nodes;
前記強制変位点と前記特定節点との間に、該強制変位点の変位と該特定節点の変位とに依存した相互作用を定義する工程と、  Defining an interaction depending on the displacement of the forced displacement point and the displacement of the specific node between the forced displacement point and the specific node;
前記観測装置から取得した観測結果に基づいて、前記観測対象マークの変位を計測する工程と、  Measuring the displacement of the observation mark based on the observation result obtained from the observation device;
前記観測対象マークの計測された変位に基づいて、当該観測対象マークに対応する前記特定節点に対応付けられた前記強制変位点の変位を決定する工程と、  Determining a displacement of the forced displacement point associated with the specific node corresponding to the observation target mark based on the measured displacement of the observation target mark;
決定された前記強制変位点の変位を拘束条件として、前記観測対象物の構造解析を行う工程とを実行する構造解析装置。  And a step of performing a structural analysis of the observation object using the determined displacement of the forced displacement point as a constraint.
前記強制変位点が前記特定節点に及ぼす相互作用は、該強制変位点と該特定節点との間隔を初期状態に戻す復元力である請求項1に記載の構造解析装置。The structural analysis apparatus according to claim 1, wherein the interaction that the forced displacement point exerts on the specific node is a restoring force that returns an interval between the forced displacement point and the specific node to an initial state. 観測対象物に、観測対象マークを固定する工程と、Fixing the observation target mark to the observation target;
前記観測対象物を、仮想的に複数の要素に分割し、該要素上に複数の節点を設定する工程と、  Virtually dividing the observation object into a plurality of elements and setting a plurality of nodes on the elements;
前記観測対象マークの位置に一致する節点、または前記観測対象マークの位置を含む要素上の一つの節点を、特定節点として選択する工程と、  Selecting a node that coincides with the position of the observation target mark, or one node on an element including the position of the observation target mark, as a specific node;
前記特定節点の各々に対応して強制変位点を定義する工程と、  Defining a forced displacement point corresponding to each of the specific nodes;
前記強制変位点と前記特定節点との間に、該強制変位点の変位と該特定節点の変位とに依存した相互作用を定義する工程と、  Defining an interaction depending on the displacement of the forced displacement point and the displacement of the specific node between the forced displacement point and the specific node;
前記観測装置から取得した観測結果に基づいて、前記観測対象マークの変位を計測する工程と、  Measuring the displacement of the observation mark based on the observation result obtained from the observation device;
前記観測対象マークの計測された変位に基づいて、当該観測対象マークに対応する前記特定節点に対応付けられた前記強制変位点の変位を決定する工程と、  Determining a displacement of the forced displacement point associated with the specific node corresponding to the observation target mark based on the measured displacement of the observation target mark;
決定された前記強制変位点の変位を拘束条件として、前記観測対象物の構造解析を行う工程とを有する構造解析方法。  A structural analysis method including a step of performing structural analysis of the observation object using the determined displacement of the forced displacement point as a constraint condition.
前記強制変位点が前記特定節点に及ぼす相互作用は、該強制変位点と該特定節点との間隔を初期状態に戻す復元力である請求項3に記載の構造解析方法。The structural analysis method according to claim 3, wherein the interaction that the forced displacement point exerts on the specific node is a restoring force that returns an interval between the forced displacement point and the specific node to an initial state. 観測対象物の表面に離散的に固定され、基準面からの傾斜角を測定する角度測定器と、An angle measuring device that is discretely fixed to the surface of the observation object and measures the tilt angle from the reference plane;
前記角度測定器の測定結果が入力される処理装置と  A processing device to which the measurement result of the angle measuring device is input; and
を有し、Have
前記処理装置は、  The processor is
前記観測対象物を、仮想的に複数の要素に分割する工程と、  Virtually dividing the observation object into a plurality of elements;
前記角度測定器で、当該角度測定器が取り付けられた位置の前記観測対象物の表面の、基準面からの傾斜角を測定する工程と、  Measuring an inclination angle from a reference plane of the surface of the observation object at a position where the angle measuring device is attached with the angle measuring device;
前記複数の要素のうち、前記角度測定器が取り付けられた位置に対応する要素に、測定された傾斜角に基づいて、強制的に姿勢変化を設定する工程と、  A step of forcibly setting a posture change based on a measured inclination angle in an element corresponding to a position where the angle measuring device is attached among the plurality of elements;
決定された前記強制的な姿勢変化を拘束条件として、前記観測対象物の構造解析を行う工程とを実行する構造解析装置。  And a step of performing a structural analysis of the observation object using the determined forced posture change as a constraint condition.
観測対象物の表面に、基準面からの傾斜角を測定する複数の角度測定器を離散的に固定する工程と、A step of discretely fixing a plurality of angle measuring devices for measuring an inclination angle from the reference plane on the surface of the observation object;
前記観測対象物を、仮想的に複数の要素に分割する工程と、  Virtually dividing the observation object into a plurality of elements;
前記観測対象物に形状の変化を生じさせて、前記角度測定器で、当該角度測定器が取り付けられた位置の前記観測対象物の表面の、基準面からの傾斜角を測定する工程と、  Causing a change in shape of the observation object, and measuring an inclination angle from a reference plane of the surface of the observation object at a position where the angle measurement apparatus is attached, with the angle measurement device;
前記複数の要素のうち、前記角度測定器が取り付けられた位置に対応する要素に、測定された傾斜角に基づいて、強制的に姿勢変化を設定する工程と、  A step of forcibly setting a posture change based on a measured inclination angle in an element corresponding to a position where the angle measuring device is attached among the plurality of elements;
決定された前記強制的な姿勢変化を拘束条件として、前記観測対象物の構造解析を行う工程と  Performing the structural analysis of the observation object with the forced posture change determined as a constraint condition;
を有する構造解析方法。Structural analysis method having
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