JP6057829B2 - 品質判定装置及び品質判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの成形不良（デフォーム）箇所を表示することでワークの品質判定を行う品質判定装置及び品質判定方法に関する。

自動車のボディ等の工業製品は、鋼板に対してプレスや溶接等の加工を行うことで成形される。これら加工は予め定められた設定値に基づき行われるものの、鋼板の板厚、組成等に応じて成形される工業製品の形状は僅かずつ異なることになる。そこで、成形された工業製品の形状を観察し、歪み等のデフォームが生じているか否かを判定（品質判定）することとしている。

従来、このような品質判定は、熟練した人間の感性による官能評価に依って行われていたが、判定精度が観察する人間の経験に左右されてしまうため、近年では、品質判定を定量的に行うための試みがなされている。
例えば、特許文献１には、ワーク断面と基準形状との距離差分を閾値と比較して、品質の良否を判定する方法が記載されている。

特開２００７−０６４７２８号公報

上記特許文献１の方法によれば、適切な閾値を設定することでワークの品質判定を行うことができるものの、図６に示すように適切な閾値の設定は困難という問題があった。
即ち、図６（Ａ）に示すように閾値を大きく設定すると、ワーク内の歪み部分も閾値の範囲に収まってしまうことがあり、本来成形不良としなければならないワークを品質的に問題ないと判定してしまうおそれがあった。また、図６（Ｂ）に示すように閾値を小さく設定すると、一連の連続的な形状（凸形状）で品質的に問題の無いワークあっても、閾値を外れていれば成形不良として判定してしまうおそれがあった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、成形不良が発生している可能性がある箇所を確実に特定する品質判定装置及び品質判定方法を提供することを目的とする。

（１）ワークのデフォーム箇所を表示する品質判定方法であって、コンピュータ（例えば、後述の品質判定装置１）が実行する、ワーク表面の形状データを取得する形状取得工程（例えば、後述の形状取得部２１が実行する工程）と、前記形状データに基づいて、ワーク表面を、ワーク表面上の任意の交差する２方向（例えば、後述のＵ方向及びＶ方向）を辺とする小エリアに分割する表面分割工程（例えば、後述の表面分割部２２が実行する工程）と、前記小エリアの各辺の形状を、直、凸及び凹に分類する辺形状分類工程（例えば、後述の辺形状分類部２３が実行する工程）と、前記小エリアを構成する２方向の辺の形状の組み合わせにより、前記小エリアを分類するエリア分類工程（例えば、後述のエリア分類部２４が実行する工程）と、前記小エリアの夫々を当該小エリアの分類毎に異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示するワーク表示工程（例えば、後述の表示制御部２５が実行する工程）と、を含むことを特徴とする品質判定方法。

（１）の品質判定方法によれば、小エリアの分類に基づいてワークＷが表示されることになるため、平面状の部分、凸状の部分、凹状の部分等が異なる態様で表示されることになる。これにより、一連の連続的な形状の中に異なる形状の部分が含まれる場合、この異なる部分が周囲（一連の連続的な形状）と異なる態様で表示されるため、形状の連続性が途切れる部分を表示することができる。観察者にとってみれば、形状の連続性が途切れた部分がデザイン上のものであるか否かを確認するだけで、当該部分が成形不良であるか否かを容易に把握することができる。

（２）前記コンピュータは、前記ワークの基準となる基準形状データ、当該基準形状データに対応する基準ワーク表面を構成する基準小エリア、及び当該基準小エリアの分類を記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部３）を有し、前記コンピュータが実行する、前記基準小エリアの分類と、前記ワーク表面を構成する小エリアの分類とが一致するか否かを判定する比較判定工程（例えば、後述の比較判定部２６が実行する工程）を更に含み、前記ワーク表示工程は、前記基準小エリアと一致した小エリアと一致しない小エリアとを異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示することを特徴とする（１）に記載の品質判定方法。

（２）の品質判定方法によれば、基準形状データとの差分を強調して表示することになるため、観察者は、ワークＷに固有のデザインを考慮する必要がなく、より容易に成形不良部分を把握することができる。また、厚み等を比較するのではなく小エリアの分類を比較することとしているため、ワークＷの表面が基準形状データと共通の傾向を持っていれば、ワークＷを成形不良として判定することがない。そのため、個々の厚みが異なっていても、形状の連続性から品質的に問題のないワークＷを成形不良として判定することがなく、好適である。

（３）ワークのデフォーム箇所を表示する品質判定装置（例えば、後述の品質判定装置１）であって、ワーク表面の形状データを取得する形状取得部（例えば、後述の形状取得部２１）と、前記形状データに基づいて、ワーク表面を、ワーク表面上の任意の交差する２方向（例えば、後述のＵ方向及びＶ方向）を辺とする小エリアに分割する表面分割部（例えば、後述の表面分割部２２）と、前記小エリアの各辺の形状を、直、凸及び凹に分類する辺形状分類部（例えば、後述の辺形状分類部２３）と、前記小エリアを構成する２方向の辺の形状の組み合わせにより、前記小エリアを分類するエリア分類部（例えば、後述のエリア分類部２４）と、前記小エリアの夫々を当該小エリアの分類毎に異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示する表示制御部（例えば、後述の表示制御部２５）と、を備えることを特徴とする品質判定装置。

（４）前記ワークの基準となる基準形状データ、当該基準形状データに対応する基準ワーク表面を構成する基準小エリア、及び当該基準小エリアの分類を記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部３）と、前記基準小エリアの分類と、前記ワーク表面を構成する小エリアの分類とが一致するか否かを判定する比較判定部（例えば、後述の比較判定部２６）と、を更に備え、前記表示制御部は、前記基準小エリアと一致した小エリアと一致しない小エリアとを異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示することを特徴とする（３）に記載の品質判定装置。

（３）及び（４）の品質判定装置によれば、（１）及び（２）の品質判定方法と同様の効果を奏する。

本発明によれば、成形不良が発生している可能性がある箇所を確実に特定することができる。

本発明の品質判定装置の機能的構成を示す図である。 小エリアに分割したワークの表面の一例を示す図である。 小エリアの分類を示す図である。 凸凸パターンの小エリアの中に凹凹パターンの小エリアが存在する観察部分の表示例を示す図である。 品質判定装置によるワークの表示例を示す図である。 従来のワークの品質判定方法を示す図である。

図１を参照して本発明に係る品質判定装置１の構成を説明する。図１は、品質判定装置１の機能的構成を示すブロック図である。品質判定装置１は、制御部２と記憶部３と表示部４とを含んで構成される一般的なコンピュータである。
制御部２は、３次元画像処理が可能な所定のプログラムに従い、形状取得部２１、表面分割部２２、辺形状分類部２３、エリア分類部２４、表示制御部２５及び比較判定部２６として機能する。

形状取得部２１は、所定の工程を経て成形されたワークＷの形状データを取得する。このとき、形状取得部２１は、ワークＷの表面の３次元形状データを取得することとしている。なお、３次元形状データの取得は、３次元スキャナー等を用いて行うことができる。

表面分割部２２は、形状取得部２１が取得した形状データに基づいて、ワークＷの表面を、ワーク表面上の任意の交差する２方向を辺とする小エリアに分割し、記憶部３に記憶する。
ここで、図２にワークＷの表面を小エリアに分割した図を示す。なお、本実施形態では、図２に示すように自動車のボディをワークＷとしている。図２（Ａ）に示すように、ワークＷの表面は、複数の小エリア３０に分割される。この小エリア３０は、図２（Ｂ）に示すように交差する２方向（Ｕ方向及びＶ方向）を辺とする矩形状のエリアである。なお、小エリア３０の大きさは、制御部２が処理可能範囲で任意に設定することができる。

辺形状分類部２３は、ワークＷの表面を構成する複数の小エリア３０の夫々について、各辺の形状を、直線形状、凸形状及び凹形状に分類する。ここで、凸形状とは、小エリア３０の面の向きに対して辺が凸となっている辺の形状をいい、凹形状とは、小エリア３０の面の向きに対して辺が凹となっている辺の形状をいい、直線形状とは、小エリア３０の面の向きに対して直線の辺の形状をいう。具体的には、図３（Ａ）の辺Ｕ及び辺Ｖは直線形状であり、図３（Ｂ）の辺Ｖは凸形状であり、図３（Ｃ）の辺Ｖは凹形状である。

エリア分類部２４は、小エリア３０を構成する２方向（Ｕ方向及びＶ方向）の辺の形状の組み合わせにより、小エリア３０を分類する。ここで、辺Ｕ及び辺Ｖは、夫々、直線形状、凸形状及び凹形状の３パターンに分類される。小エリア３０は、これら辺Ｕ及び辺Ｖの組み合わせにより構成されるため、エリア分類部２４は、小エリア３０を図３に示す６パターンに分類する。即ち、エリア分類部２４は、小エリア３０を、図３（Ａ）に示す直直パターン、図３（Ｂ）に示す直凸パターン、図３（Ｃ）に示す直凹パターン、図３（Ｄ）に示す凸凸パターン、図３（Ｅ）に示す凹凹パターン、図３（Ｆ）に示す凹凸パターンの６パターンに分類する。なお、辺Ｕが直線形状で辺Ｖが凸形状の直凸パターンと、辺Ｕが凸形状で辺Ｖが直線形状の凸直パターンとは、同一のパターンであるものとする。直凹パターン及び凹凸パターンについても同様である。

表示制御部２５は、小エリア３０の夫々を当該小エリア３０の分類毎に異なる態様で示すことで、表示部４にワークＷの表面を表示する。一例として、表示制御部２５は、小エリア３０を分類毎に異なる色で着色し、ワークＷの表面を表示する。
このようにワークＷの表面を構成する小エリア３０を分類毎に異なる態様で示すことで、ワークＷの表面に存在する歪み（デフォーム）を把握可能に表示することができる。より詳細には、一連の連続的な形状の中に異なる形状の部分が含まれる場合、この異なる部分が周囲（一連の連続的な形状）と異なる態様で表示されることになるため、形状の連続性が途切れる部分を観察者に明示することができる。観察者にとってみれば、形状の連続性が途切れた部分がデザイン上のものであるか否かを確認するだけで、当該部分が歪み（デフォーム）であるか否かを容易に把握することができる。

具体的な一例を図４に示す。図４は、ワークＷの観察部分４０を示す図である。観察部分４０は、凸状の表面に凹みが存在するワークＷの表面部分である。図４（Ａ）に示すように、観察部分４０は、凸凸パターンの小エリア４１の中に、凹凹パターンの小エリア４２が存在する。このような観察部分４０を分類毎に異なる態様で表示すると、小エリア４１と小エリア４２とが異なる態様（着色）で表示されることになる（詳細には、小エリア４１と小エリア４２とのふち部分も異なる態様で表示される）。これにより、凸状の表面に存在する凹みが強調されることになり、凹み（デフォーム）部分を容易に把握することができる。

図１に戻り、記憶部３は、ワークＷの３次元形状データや各処理において生成されたデータ等を記憶する。また、記憶部３は、ワークＷの基準となる基準形状データ、当該基準形状データに対応する基準ワーク表面を構成する基準小エリア、及び当該基準小エリアの分類を記憶することとしてもよい。なお、基準形状データとは、ワークＷのデザイン設計上の３次元形状データであり、例えば車種毎のデザイン設計上の３次元形状データが該当する。
表示部４は、表示制御部２５により制御され、観察者に対して所定の情報を表示する。

比較判定部２６は、記憶部３から、基準小エリアの分類を読み出し、ワークＷの表面を構成する小エリアの分類と一致するか否かを判定する。即ち、比較判定部２６は、ワークＷの表面を構成する小エリア毎に、対応する位置の基準小エリアの分類と一致するか否かを判定する。
また、表示制御部２５は、基準小エリアと一致した小エリアと一致しない小エリアとを異なる態様で示すことでワークＷの表面を表示する。

以上のような構成により表示部４に表示される表示例を図５に示す。表示の一例として、図５では車両のドア部分を示している。図５（Ａ）は、ワークＷの表示例を示し、図５（Ｂ）は、基準形状Ｂの表示例を示し、図５（Ｃ）は、基準形状ＢとワークＷとの差分の表示例を示す。

図５（Ａ）を参照して、ドア部分は、表示パターン１０１，表示パターン１０２及び表示パターン１０３で表示されている。観察者は、このような表示から、表示パターン１０１に対応する一連の形状の中に、表示パターン１０２に対応する形状及び表示パターン１０３に対応する形状が含まれていることを把握することになる。
このとき、表示パターン１０３は、ドアノブ部分を示しているため、観察者はデフォームでないことを容易に把握できる。一方、表示パターン１０２は、本来、表示パターン１０１と同じ表示パターンであると思われることから、観察者は、表示パターン１０２の部分に成形不良が発生している可能性があることを把握できる。

図５（Ｂ）を参照して、基準形状Ｂのドア部分は、ドアノブ部分が表示パターン１０３である以外、表示パターン１０１で表示される。そこで、比較判定部２６が基準形状ＢとワークＷとを比較し、表示制御部２５がその差分を強調して表示すると、ドア部分のうち、表示パターン１０２に対応する部分のみが異なる態様で表示されることになる。即ち、図５（Ｃ）に示すように、基準形状Ｂと一致する部分は表示パターン１１１で表示される一方、基準形状Ｂと一致しない部分は表示パターン１１２で表示されることになる。
このような表示からも観察者は、表示パターン１１２の部分に成形不良が発生している可能性があることを把握できる。

以上説明した品質判定装置１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）品質判定装置１の制御部２は、ワークＷの表面の形状データを取得すると、この形状データに基づいてワークＷの表面を小エリア３０に分割するとともに、小エリア３０の各辺（Ｕ，Ｖ）の形状に基づいて、小エリア３０の夫々を６パターンに分類する。そして、制御部２は、ワークＷの表面を構成する小エリアの夫々を、当該小エリアの分類に応じて異なる態様で示すことで、ワークＷの表面を表示部４に表示する。
このような構成によれば、ワークＷの表面のうち平面状の部分、凸状の部分、凹状の部分等が異なる態様で表示されることになる。即ち、一連の連続的な形状の中に異なる形状の部分が含まれる場合、この異なる部分が周囲（一連の連続的な形状）と異なる態様で表示されるため、形状の連続性が途切れる部分を観察者に明示することができる。観察者にとってみれば、形状の連続性が途切れた部分がデザイン上のものであるか否かを確認するだけで、当該部分が成形不良であるか否かを容易に把握することができる。

（２）品質判定装置１の記憶部３は、ワークＷの基準となるデザイン設計上の３次元形状データ等を記憶しておき、制御部２は、ワークＷの小エリアの分類が、基準形状の小エリアの分類と一致するか否かを判定し、一致する小エリアと一致しない小エリアとを異なる態様で表示部４に表示する。
このような構成によれば、観察者は、ワークＷに固有のデザインを考慮する必要がないため、より容易に成形不良部分を把握することができる。また、厚み等を比較するのではなく小エリアの分類を比較することとしているため、ワークＷの表面がデザイン設計と共通の傾向を持っていれば、ワークＷを成形不良として判定することがない。そのため、個々の厚みが異なっていても、形状の連続性から品質的に問題のないワークＷを成形不良として判定することがなく、好適である。

以上、本発明の品質判定装置１の好ましい一実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

１ 品質判定装置
２ 制御部
２１ 形状取得部
２２ 表面分割部
２３ 辺形状分類部
２４ エリア分類部
２５ 表示制御部
２６ 比較判定部
３ 記憶部
４ 表示部
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ワークのデフォーム箇所を表示する品質判定方法であって、
   コンピュータが実行する、
   ワーク表面の形状データを取得する形状取得工程と、
   前記形状データに基づいて、ワーク表面を、ワーク表面上の任意の交差する２方向を辺とする小エリアに分割する表面分割工程と、
   前記小エリアの各辺の形状を、直、凸及び凹に分類する辺形状分類工程と、
   前記小エリアを構成する２方向の辺の形状の組み合わせにより、前記小エリアを分類するエリア分類工程と、
   前記小エリアの夫々を当該小エリアの分類毎に異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示するワーク表示工程と、
   を含むことを特徴とする品質判定方法。
2. 前記コンピュータは、前記ワークの基準となる基準形状データ、当該基準形状データに対応する基準ワーク表面を構成する基準小エリア、及び当該基準小エリアの分類を記憶する記憶部を有し、
   前記コンピュータが実行する、
   前記基準小エリアの分類と、前記ワーク表面を構成する小エリアの分類とが一致するか否かを判定する比較判定工程、を更に含み、
   前記ワーク表示工程は、前記基準小エリアと一致した小エリアと一致しない小エリアとを異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の品質判定方法。
3. ワークのデフォーム箇所を表示する品質判定装置であって、
   ワーク表面の形状データを取得する形状取得部と、
   前記形状データに基づいて、ワーク表面を、ワーク表面上の任意の交差する２方向を辺とする小エリアに分割する表面分割部と、
   前記小エリアの各辺の形状を、直、凸及び凹に分類する辺形状分類部と、
   前記小エリアを構成する２方向の辺の形状の組み合わせにより、前記小エリアを分類するエリア分類部と、
   前記小エリアの夫々を当該小エリアの分類毎に異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示する表示制御部と、
   を備えることを特徴とする品質判定装置。
4. 前記ワークの基準となる基準形状データ、当該基準形状データに対応する基準ワーク表面を構成する基準小エリア、及び当該基準小エリアの分類を記憶する記憶部と、
   前記基準小エリアの分類と、前記ワーク表面を構成する小エリアの分類とが一致するか否かを判定する比較判定部と、を更に備え、
   前記表示制御部は、前記基準小エリアと一致した小エリアと一致しない小エリアとを異なる態様で示すことで前記ワーク表面を表示する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の品質判定装置。
   

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