JP6935864B2 - 板厚寸法評価方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、離散点データやポリゴンデータ等の測定点群データを用いて、プレス製品等の被測定物の板厚寸法を評価する板厚寸法評価方法及びその装置に関する。

従来、測定点群データを用いて製品パネルや工程パネル等のプレス製品の板厚寸法を測定して評価する場合、被測定物の表裏の測定点群データ間の距離から板厚寸法を算出し、その結果を液晶画面上等に白黒でマップ表示するようにしている。なお、薄板物の複数枚の断面像を用いて三次元モデルを構成する三次元モデル化方法として、例えば特許文献１が公開されている。

特開２００４−２８０１３４号公報

しかしながら、従来の板厚寸法評価方法においては、被測定物の寸法評価に基準板厚寸法に対する増減比率を使用しているが、測定点群データ間の板厚寸法の算出結果を基準板厚寸法（基準板厚という）に対する増減比率として評価するためには、ポイントマイクロメータ等の手動測定器等を使用して別途計算（測定）する必要があった。また、板厚の異なる例えばテーラードブランク材等のプレス製品において、板厚寸法距離の表示と測定板厚の増減比率を液晶画面上に同時に表示することができなかった。

その結果、板厚寸法評価に必要な基準板厚寸法に対する増減比率を、明瞭に視認できるマップ表示や増減比率を注記ラベルで表示することができず、板厚寸法を短時間かつ高精度に評価することが困難であり、近年、板厚評価が基準板厚に対する増減比率で評価することが評価指標となっていることから、短時間かつ高精度な板厚評価方法の出現が望まれているのが実情である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、基準板厚寸法に対する増減比率をカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率を注記ラベルで表示することができて、被測定物の板厚寸法を短時間かつ高精度に評価することが可能な板厚寸法評価方法及びその装置を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、被測定物の全体を測定した全体測定点群データから被測定物の表裏毎の表裏測定点群データに分離すると共に、基準三角形と対面三角形の最近点の距離の算出又は前記基準三角形と前記対面三角形との間の法線の距離の算出によって被測定物の表から裏もしくは裏から表への表裏測定点群データの各点からの距離を算出し、該算出値を予め設定されている基準板厚と比較して増減比率を算出し、該増減比率をカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率を前記カラーマップ上に注記表示することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記注記表示が、カラー表示された所定の増減比率範囲部分を指定した際に、少なくともその一部が当該範囲上に位置する状態で、増減比率、測定板厚及び基準板厚がラベルで表示されることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記表裏測定点群データの分離が、ポリゴン法線情報を参照し対面を探しながら被測定物の表と裏を判断する第１の分離ロジックか、内部に平面を生成し平面の法線方向を基準に被測定物の表と裏を判断する第２の分離ロジックか、現在のビュー視方向を基準に被測定物の表と裏を判断する第３の分離ロジックか、ポリゴン島認識により被測定物の表と裏を判断する第４の分離ロジックのいずれかであることを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明は、前記表裏測定点群データのうち被測定物の板止まり部分に相当する測定点群データを、表と裏以外のその他で分けて算出対象外とすることを特徴とする。また、請求項５に記載の発明は、前記被測定物がテーラードブランク材であることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、撮像装置で撮像された画像を点群データとして処理する点群データ処理手段と、該点群データ処理手段で処理された点群データから被測定物の板厚を評価する板厚評価手段及び表示手段を備え、前記板厚評価手段は、被測定物の全体を測定した全体測定点群データから表裏毎の表裏測定点群データに分離すると共に、基準三角形と対面三角形の最近点の距離の算出又は前記基準三角形と前記対面三角形との間の法線の距離の算出によって該表裏測定点群データの表裏各点間の距離を算出し、該算出値を予め設定されている基準板厚と比較して増減比率を算出し、該増減比率の算出値を前記表示手段にカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率を前記カラーマップ上に注記表示することを特徴とする。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、全体測定点群データから分離された表裏測定点群データの各点間の距離を算出し、この算出値を予め設定されている基準板厚と比較して増減比率を算出し、その増減比率をカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率をカラーマップ上に注記ラベルで表示するため、基準板厚に対する増減比率を評価者に見やすい状態でカラーマップ表示できると共に、指定箇所の増減比率をも注記表示することができて、被測定物の板厚寸法を短時間かつ高精度に評価することが可能になる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、増減比率の注記表示が、カラー表示された所定の増減比率範囲部分を指定した際に、少なくともその一部が当該範囲上に位置する状態で、増減比率、測定板厚及び基準板厚がラベルで表示されるため、増減比率の大きいカラーで表示された部位を指定するだけで、当該部位の増減比率を数量的に一目で明瞭に確認でき、寸法評価を簡単に行うことができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、表裏測定点群データの分離が、第１〜第４の分離ロジックのいずれかが使用されるため、例えば被測定物の種類や形状等の形態に応じて、最適な分離ロジックで測定点群データの分離が可能になり、板厚評価を一層高精度に行うことができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、表裏測定点群データのうち被測定物の板止まり部分に相当する測定点群データを、表と裏以外のその他で分けて算出対象外とするため、被測定物の実際の板厚部分のみの測定点群データで、板厚寸法をより一層高精度に評価することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４に記載の発明の効果に加え、被測定物がテーラードブランク材であるため、自動車ボディ部品に広く用いられる形状が複雑なテーラードブランク材の板厚を簡単かつ高精度に評価することができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、板厚評価手段が、被測定物の全体を測定した全体測定点群データから表裏測定点群データに分離すると共に、該表裏測定点群データの表裏各点間の距離を算出し、該算出値を予め設定されている基準板厚と比較して増減比率を算出し、この増減比率を表示手段にカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率をもカラーマップ上に注記表示するため、基準板厚に対する増減比率を評価者に見やすい状態でカラーマップ表示できると共に、指定箇所の増減比率をも注記表示できて、被測定物の板厚寸法を短時間かつ高精度に評価することが可能になる。

本発明に係わる板厚寸法評価装置のブロック構成図である。 同装置のデータ処理の流れを示すフローチャートである。 同表裏分離ロジックの説明図である。 同分離処理の流れを示すフローチャートである。 同その説明図である。 同寸法評価方法の基本操作の流れを示すフローである。 同その説明図である。 同増減比率の表示に使用されるカラーバーの説明図である。 同被測定物としてテーラードブランク材を使用した場合の操作例を示す図である。 同基準板厚が異なる場合の説明図である。 同注記表記の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の板厚寸法評価装置１は、被測定材Ｗの全体像を撮像する撮像装置２と、この撮像装置２で撮像された画像データを点群データとして処理し、表裏測定データＤ１を作製するコンピュータからなり入力装置３ａを備えた点群データ処理装置３を有している。

また、前記点群データ処理装置３で処理された表裏測定データＤ１を読み込み、後述する如くデータ処理して、被測定物Ｗの板厚寸法を評価するコンピュータからなる板厚評価装置４を有している。この板厚評価装置４は、キーボードやマウス等の入力装置４ａと、液晶モニター等からなる表示装置４ｂを有し、表示装置４ｂにViewerデータＤ２が表示可能となっている。なお、図１においては、点群データ処理装置３と板厚評価装置４をそれぞれ別々のコンピュータで示しているが、これらを一台のコンピュータで構成することも勿論可能である。

図２は、前記板厚寸法評価装置１によるデータ処理の流れを示している。すなわち、先ず、例えばＬＥＤ光を使用した光カメラ等の前記撮像装置２のような非接触測定機によりプレス製品（被測定物Ｗ）が撮像、すなわち測定（Ｓ１）される。このとき、撮像装置２による被測定物Ｗの撮像は、被測定物Ｗを例えば表から裏あるいは裏から表に３６０度回転させつつ、すなわち三次元的に撮像される。

そして、この撮像データに基づく三角形のポリゴンデータが前記板厚評価装置４に入力（Ｓ２）され、この入力されたポリゴンデータが後述する如く処理されてその表裏分離（Ｓ３）が行われる。このポリゴンデータの表裏分離は、図３に示すロジック１〜ロジック４のいずれかのロジックが、例えば予め入力設定されることで選択される。このときロジック１は、入力されたポリゴンデータの法線情報を参照し対面を探しながら「表」と「裏」を判断するものであり、ロジック２は、内部で平面を生成し、平面の法線方向を基準に「表」と「裏」を判断するものである。

また、ロジック３は、現在のビュー視方向を基準に「表」と「裏」を判断するものであり、ロジック４は、ポリゴン島認識により「表」と「裏」を判断するものである。そして、これらの各ロジック１〜４は、図３に示すように、それぞれ利点と欠点を有することから、被測定物Ｗの板厚を含む形状や大きさ等の形態に応じて、測定評価作業を開始する前に、後述する如く、予め前記板厚評価装置４の入力装置４ａのマウス、キーボード等により選択設定されるようになっている。

また、前記ステップＳ３におけるポリゴンデータの表裏分離は、図４に示すフローチャートによって行われる。なお、以下の説明においては、前記分離ロジックとしてロジック１が選択されたものとして説明する。先ず、プログラムがスタートすると、板厚評価装置４に入力された点群データから、最初の基準三角形を取得（Ｓ３−１）し、取得した基準三角形の対面三角形を探す（Ｓ３−２）。そして、対面三角形がある場合は、基準三角形を「表」と分類（Ｓ３−３）し、対面三角形を「裏」と分類（Ｓ−４）して、次の基準三角形を取得（Ｓ３−６）する。

一方、基準三角形の対面三角形がない場合は、基準三角形を「その他」と分類（Ｓ３−５）して、次の基準三角形を取得（Ｓ３−６）する。そして、ステップＳ３−６で次の基準三角形を取得できた（次の基準三角形がありの）場合は、ステップＳ３−２に戻り、該スップＳ３−２以降を繰り返し、次の基準三角形を取得できなかった（次の基準三角形がなし）の場合は、ＥＮＤとなる。

図５は、以上の動作を二次元で模式的に示した図である。図５（ａ）は、最初の基準三角形６ａを取得した状態を示し、図５（ｂ）は、取得した基準三角形６ａの法線１０上にある対面三角形６ｂを取得した状態を示す。また、図５（ｃ）は、次の基準三角形７ａを取得した状態を示しており、以降これらの動作を繰り返すことになる。なお、図５に示す被測定物Ｗの外周縁等の板止まり８の場合は、対面三角形を取得できないため、このような場合は、前述したように被測定物Ｗの板厚を測定できない「その他」に分類される。

つまり、表裏測定点群データから得られるポリゴンデータに基づき基準三角形６ａ、７ａ…（６ａ等という）の対面三角形６ｂ…（６ｂ等という）を探し、法線１０上に対面三角形６ｂ等がある場合に基準三角形６ａ等を「表」に分類し、対面三角形６ｂ等を「裏」に分類すると共に、対面三角形６ｂ等がない場合には「その他」に分類されることになる。

このようにして、図２のステップＳ３でポリゴンデータの表裏分離が行われると、表裏距離計算（Ｓ４）が行われる。この表裏距離計算は、基準三角形と対面三角形の最近点の距離を算出したりあるいは前記法線１０の距離を算出することで行われる。この表裏距離計算により、被測定物Ｗの取得した基準三角形部分の板厚（測定板厚ｔｓ）が算出されることになる。そして、測定評価者により板厚評価装置４の入力装置４ａから基準板厚ｔが入力（Ｓ５）されると、この基準板厚ｔに対する測定板厚ｔｓの増減比率が算出されて、その算出結果が板厚評価装置４の表示装置４ｂに後述する如くカラーマップで表示（Ｓ６）される。

次に、被測定物Ｗの板厚評価の基本操作の一例を図６〜図８に基づいて説明する。図６は、例えば測定評価者による基本操作フローを示し、先ず表示装置４ｂ上のファイル画面１１で、点群インポート（必要に応じてＣＡＤインポート）が選択され、表示画面１２で、フィット、シェーディング、視点等の条件が設定される。次に、ツール画面１３で「パネル表裏分離」が設定され、測定画面１４で、板厚検査１４ａと板厚カラーマップ設定１４ｂ及び板厚検査の注記１４ｃが設定され、最後にファイル画面１５で出力が設定される。

図７は、この出力されるファイルの一例を模式的に示したもので、図６の「測定１４−板厚検査１４ａ」において、図７（ａ）に示す入力画面１６で、ロジックが「最近点」で基準板厚ｔが「１．８ｍｍ」と入力された場合を示している。この場合、図７（ｂ）に示すように、表示装置４ｂに表示された被測定物Ｗの画像を、例えば左マウスピックで図の範囲指定線１８で示すように多角形を選択して、右マウスピックで確定すると、図７（ｃ）に示すように、選択範囲１９が例えばオレンジ色でハイライト表示される。

そして、図７（ｃ）の状態で選択範囲１９を右マウスピックで確定すると、図７（ｄ）に示すように、測定板厚ｔｓと設定した基準板厚ｔとの増減比率２０（誤差比率）がカラーマップで表示される。なお、図７（ｄ）では、増減比率２０の大小に応じて白黒の濃淡等で模式的に表示しているが、実際には、図８に示す如く増減比率２０に応じて異なるカラーが使用されたカラーバー２５に対応したカラーでマップ表示される。このことは、後述する各例でも同様である。

なお、カラーバー２５は、例えば図８に白黒の模様（飾り）で示すように、基準板厚ｔに対して、±５．０００％をカラー１（例えば白色）とし、プラス側は、＋５．００１％〜＋１０．０００％をカラー２（例えば青色１）、＋１０．００１％〜＋２０．０００％をカラー３（例えば青色２）、＋２０．００１％〜＋３０．０００％をカラー４（例えば青色３）、＋３０．００１％〜＋５０．０００％をカラー５（例えば青色４）で表示する。

また、カラーバー２５のマイナス側は、−５．００１％〜−１０．０００％をカラー６（例えば黄色）、−１０．００１％〜−２０．０００％をカラー７（例えばオレンジ１）、−２０．００１％〜−３０．０００％をカラー８（例えばオレンジ２）、−３０．００１％〜−５０．０００％をカラー９（例えばオレンジ３）で表示するようになっている。そして、各カラー１〜９と増減比率を縦方向にバー状に形成したカラーバー２５は、例えば図７（ｄ）に示す画面の左端部分に縦方向に表示されるようになっている。なお、カラーバー２５のプラス側、マイナス側の幅は適宜に変更できるし、各ゾーンに使用されるカラーも適宜に設定できることは言うまでもない。

図９〜図１１は、被測定物Ｗがテーラードブランク材ＴＢで、異なる基準板厚ｔ（ｔ＝１．８ｍｍとｔ＝１．６ｍｍ）を有する場合を模式的に示している。図９（ａ）に示すように、入力画面１６で基準板厚ｔ＝１．８ｍｍが入力設定され、図９（ｂ）に示すように、範囲指定線１８で基準板厚ｔが１．８ｍｍの選択範囲２１を確定すると、図９（ｃ）に示すように、選択範囲２１が例えばオレンジ色でハイライト表示される。そして、右マウスピックで選択範囲２１が確定されると、図９（ｄ）に示すように、測定板厚ｔｓの基準板厚ｔ＝１．８ｍｍに対する増減比率２０が選択範囲２１内にカラーマップで表示される。

また、図１０（ａ）に示すように、入力画面１６で基準板厚ｔがｔ＝１．８ｍｍからｔ＝１．６ｍｍに入力変更され、図１０（ｂ）に示すように、範囲指定線１８で基準板厚ｔ＝１．６ｍｍの選択範囲２２が確定されると、図１０（ｃ）に示すように、選択範囲２２が例えばオレンジ色でハイライト表示される。そして、選択範囲２２が確定されると、図１０（ｄ）に示すように、測定板厚ｔｓの基準板厚ｔ＝１．６ｍｍに対する増減比率２０がカラーマップで表示される。つまり、同一被測定材Ｗ（テーラードブランク材ＴＢ）で、部位によって基準板厚ｔが異なる場合も、入力画面１６上で基準板厚ｔを入力するだけで、各測定板厚ｔｓの基準板厚ｔに対する増減比率２０をカラーマップで表示できることになる。

図１１は、前記測定画面１４上の板厚検査（注記）１４ｃを設定した場合の表示例を示している。この表示は、例えば図１１（ａ）に示す選択範囲１９がカラーマップで表示された状態で、増減比率２０の大きい部位（指定増減比率表示部位２３という）の数値を知りたい場合に、当該指定増減比率表示部位２３を左マウスピックすると、図１１（ｂ）に示すように、表示画面上に例えば「−２１．４％（１．４１５／１．８００）」と注記表示２４がされる。この注記表示２４のうち、「１．４１５」は測定した板厚寸法ｔｓで、「１．８００」は基準板厚ｔ、「−２１．４％」は測定した板厚寸法ｔｓの基準板厚ｔに対する増減比率を示している。この注記表示２４により測定者は、被測定物Ｗの特定部位（特に基準板厚ｔに対する増減比率が大きい部位等）の増減比率を数量的に捉えることが可能になる。

このように、前記板厚寸法評価装置１によれば、被測定物Ｗの全体を測定した測定点群データから分離された表裏測定点群データの表裏各点間の距離を算出し、この算出値を予め設定されている基準板厚ｔと比較して増減比率を算出し、その増減比率を増減比率表示部位２０としてカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率をカラーマップ上に注記表示２４で表示するため、基準板厚ｔに対する増減比率を測定評価者に見やすい状態でカラーマップ表示できると共に、指定箇所の増減比率の数値を注記ラベル２４で表示することができて、被測定物Ｗの板厚寸法を短時間かつ高精度に測定評価することが可能になる。

特に、増減比率の注記表示２４が、カラーマップ表示された所定の指定増減比率表示部位２３を指定した際に、少なくともその一部が当該表示部位２３上に位置する状態で、増減比率、測定板厚ｔｓ及び基準板厚ｔが注記表示２４で表示されるため、例えば増減比率の大きいカラーで表示された表示部位２３を指定するだけで、当該表示部位２３の増減比率を数量的に一目で明瞭に確認でき、寸法評価を簡単に行うことができる。また同時に、測定板厚ｔｓの増減比率がカラーマップで表示されることから、例えば板止まり８付近を表裏部分とは分けて評価することができ、伸びフランジの縁割れの発生等を検証することも可能になる。

また、測定点群データの分離が、第１〜第４のロジック１〜４のいずれかの分離ロジックが使用されるため、例えば被測定物Ｗの種類や形状等の形態に応じて、最適な分離ロジックで点群データの分離が可能になり、板厚評価を一層高精度に行うことができる。さらに、表裏測定点群データのうち被測定物Ｗの厚み部分に相当する板止まり８等の測定点群データを、「表」と「裏」以外の「その他」で分けて算出対象外とするため、被測定物Ｗの実際の板厚部分の点群データで板厚寸法をより一層高精度に評価することができる。また、被測定物Ｗが自動車ボディ部品に広く用いられる形状が複雑なテーラードブランク材ＴＢであって、その板厚寸法を簡単かつ高精度に測定して評価することができる。

これらにより、前述した板厚寸法評価方法が実行可能なプログラミングソフトを、プレス製品を製造する工場の検査部分や製造部門もしくは開発部門のコンピュータに搭載することで、例えばプレス製品の製品検査を短時間かつ高精度に行うことができたり、製造されるプレス製品の板厚を連続もしくは抜き取り式に評価して製品の歩留まりを高めることができたり、金型の設計や修正作業を簡単に行うことができる等、結果としてプレス製品の大幅なコストダウンを図ることが可能になる。

なお、前記実施形態においては、三角形のポリゴンデータを使用したが、他の多角形を使用することもできるし、増減比率のカラーマップ表示も、表示装置への表示に限らず、カラー印刷表示することも勿論可能である。また、前記実施形態における板厚寸法評価装置の構成も一例であって、同等の作用効果が得られる他の適宜の構成を採用することができる。

本発明は、自動車用部品としてのテーラードブランク材への適用に限らず、板厚を管理する必要のある全ての板状製品にも利用可能である。

１・・・・・・・・・板厚寸法評価装置
２・・・・・・・・・撮像装置
３・・・・・・・・・点群データ処理装置
４・・・・・・・・・板厚評価装置
４ａ・・・・・・・・入力装置
４ｂ・・・・・・・・表示装置
６ａ、７ａ・・・・・基準三角形
６ｂ・・・・・・・・対面三角形
８・・・・・・・・・板止まり
１０・・・・・・・・法線
１６・・・・・・・・入力画面
１９・・・・・・・・選択範囲
２０・・・・・・・・増減比率表示部位
２１、２２・・・・・選択範囲
２３・・・・・・・・指定増減比率表示部位
２４・・・・・・・・注記表示
２５・・・・・・・・カラーバー
Ｗ・・・・・・・・・被測定物
ＴＢ・・・・・・・・テーラードブランク材
Ｄ１・・・・・・・・表裏点群データ
Ｄ２・・・・・・・・Viewreデータ
ｔ・・・・・・・・・基準板厚
ｔｓ・・・・・・・・測定板厚

Claims (6)

1. 被測定物の全体を測定した全体測定点群データから被測定物の表裏毎の表裏測定点群データに分離すると共に、基準三角形と対面三角形の最近点の距離の算出又は前記基準三角形と前記対面三角形との間の法線の距離の算出によって被測定物の表から裏もしくは裏から表への表裏測定点群データの各点からの距離を算出し、該算出値を予め設定されている基準板厚と比較して増減比率を算出し、該増減比率をカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率を前記カラーマップ上に注記表示することを特徴とする板厚寸法評価方法。
2. 前記注記表示は、カラー表示された所定の増減比率範囲部分を指定した際に、少なくともその一部が当該範囲上に位置する状態で、増減比率、測定板厚及び基準板厚がラベルで表示されることを特徴とする請求項１に記載の板厚寸法評価方法。
3. 前記表裏測定点群データの分離は、ポリゴン法線情報を参照し対面を探しながら被測定物の表と裏を判断する第１の分離ロジックか、内部に平面を生成し平面の法線方向を基準に被測定物の表と裏を判断する第２の分離ロジックか、現在のビュー視方向を基準に被測定物の表と裏を判断する第３の分離ロジックか、ポリゴン島認識により被測定物の表と裏を判断する第４の分離ロジックのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の板厚寸法評価方法。
4. 前記表裏測定点群データのうち被測定物の板止まり部分に相当する測定点群データを、表と裏以外のその他で分けて算出対象外とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の板厚寸法評価方法。
5. 前記被測定物がテーラードブランク材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の板厚寸法評価方法。
6. 撮像装置で撮像された画像を点群データとして処理する点群データ処理手段と、該点群データ処理手段で処理された点群データから被測定物の板厚を評価する板厚評価手段及び表示手段を備え、
   前記板厚評価手段は、被測定物の全体を測定した全体測定点群データから表裏毎の表裏測定点群データに分離すると共に、基準三角形と対面三角形の最近点の距離の算出又は前記基準三角形と前記対面三角形との間の法線の距離の算出によって該表裏測定点群データの表裏各点間の距離を算出し、該算出値を予め設定されている基準板厚と比較して増減比率を算出し、該増減比率の算出値を前記表示手段にカラーマップで表示すると共に指定箇所の増減比率を前記カラーマップ上に注記表示することを特徴とする板厚寸法評価装置。

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