JPH0122108B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はプレス加工における型（ワーク）の曲
面仕上げ技術、詳しくは型の偏差の等高線表示方
法及び装置に関する。

従来技術 従来のプレス型製作における曲面仕上げはマス
ター（原型）から複製したモデル１をワーク２と
合わせることで行われていた（第２−４図）。即
ちワーク２に面するモデル１の面上に紅ガラが塗
布され、モデル１とワーク２とを圧着することに
より、ワーク２の突出部分２′（第３図）にのみ
紅ガラが付着される（第４図）。この紅ガラ付着
部分２′は赤当り部分と称され、モデル１に対し
て研削代がある部分と看做すことができる。熟練
作業者はその赤当り部分２′を研削工具を用いて
少しづつ仕上げ、最終的に研削代がない状態に追
い込んでゆくことになる。

しかしながら、この従来の仕上げでは、赤当り
部分は他の部位に較べて相対的に突であることを
表示するにすぎず、その必要研削量が数値として
表われているわけではない。そのため、モデルの
形状やワーク全体の赤当り状態より、作業者の経
験や熟練にたよつた作業とならざるを得ない。そ
のため精度の良い仕上げをするのが困難であつ
た。また、合せモデルとワークとの赤当り部分を
作業者が目視チエツクし、研削工具による手仕上
げを行い、順次にワーク形状を基準であるモデル
形状に合せてゆく作業であるため、その作業完了
までに多くの工数を要する。

発明の目的 本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みてなされ
たものであり、精度の良い型仕上げを迅速にかつ
熟練を要することなく行い得る技術を提供するこ
とを目的とする。

発明の構成 本発明のワークの偏差表示方法によれば、仕上
げるべきワークの基準形状データを記憶しておく
と共に、そのワークの形状を実測し、基準形状デ
ータと実測データとの偏差を演算し、該偏差に応
じた色をデイスプレイ上に表示し、その色表示よ
りデイスプレイ平面上に粗な等高線を表示し、そ
の粗な等高線より基準データ形状曲面に基づいて
修正された等高線基本データを作成し、該等高線
データよりワーク上に等高線を表示するようにな
つている。

第１図は本発明の装置としての構成を示すもの
で、メモリ手段Ｍ内には型の基準データが格納さ
れる。測定手段Ｓは型の実測を行う。偏差演算手
段C₁は基準データと実測データとの偏差を演算
する。色データ演算手段C₂はその偏差に応じた
色データを演算し、デイスプレイＤに表示させ
る。カーソル制御手段ＶによつてデイスプレイＤ
上のカーソル位置が制御され、デイスプレイＤ上
のカーソルの位置を粗な等高線上の指定点として
入力する入力手段により入力されたデータを基
にデイスプレイＤの平面上に等高線が等高線決定
手段Ｘによつて粗く形成される。等高線データ演
算手段C₃は粗な等高線をメモリＭ内の基準デー
タ曲面より修正して等高線基本データが作成さ
れ、等高線表示手段Ｗは等高線をワーク上に表示
する。

実施例 本発明のシステム構成の全体を示す第５図にお
いて、１０は三次元測定機を全体として示すもの
で、ベース１２を有し、その上に測定すべきワー
クであるプレス１４が設置される。キヤリツジ１
６上にキヤリヤ１８があり、アタツチメント１９
を介し、検知端又はペインタが後述のように交換
式に取付けられる。キヤリツジ１６は紙面垂直方
向に、キヤリヤ１８はキヤリツジ１６上を図の左
右方向に、アタツチメント１９はキヤリア１８に
対して上下方向に夫々独立して動くことができ、
これによつて型の三次元的な測定又はペイントを
行うことができる。

２２は、データの入力制御、三次元測定機の作
動制御、更にはデイスプレイ制御を行う主コンピ
ユータであつて、セントラルプロセシングユニツ
ト（CPU）２４、リードオンリメモリ（ROM）
２６、ランダムアクセスメモリ（RAM）２８を
備えている。CPU２４は回線３０を介しインタ
フエース３２に結線され、同インタフエース３２
は三次元測定機１０とCPU２４との間の信号の
やり取りの制御を行う。CPU２４はキーボード
等の入力装置３４並びにカラーデイスプレイ３６
に結線される。CUP２４は更に磁気デイスク装
置などの外部記憶装置３８に接続される。ROM
２４内には後述のフローチヤートを実現する
CPU２４の制御プログラムが格納されており、
同CPU２４はこの制御プログラムに従つて、入
力装置３４よりのデータの入力、三次元測定機１
０による型測定、カラーデイスプレイ３６による
偏差の等高線表示、更には三次元測定機１０によ
る等高線ペイントが実行される。

主コンピユータ２２に加えて副コンピユータ４
０が設けられ、同様にCPU４２、ROM４４、及
びRAM４６より成る。CPU４２は磁気デイスク
装置などの外部記憶装置４８を備えている。副コ
ンピユータ４０のCPU４２はインタフエース５
０、回線５２を介して主コンピユータ２２の
CPU２４に結線され、両コンピユータ間でデー
タの転送が可能になつている。ROM４４には
CPU４２の制御プログラムが格納される。CPU
４２はこのプログラムに従つて、主コンピユータ
２２とのデータのやり取りを行い、必要な演算を
実行し、結果は外部記憶装置４８、又は、インタ
フエース５０、回線５２、及びCPU２４を介し
て主コンピユータ２２の外部記憶装置３８に格納
される。

次に本発明における型の偏差の等高線表示の原
理を説明する。第６図における三次元座標系にお
いて２００を製造すべき物品の原型となる形状
（マスター）とする。この曲面２００上の各点ｐ
はその座標ｘ、ｙ、ｚをもつて、その点ｐの曲率
は法線方向の単位ベクトル（面直ベクトル）Ｎの
各成分ｉ、ｊ、ｋをもつて、夫々特定することが
できる。この物品が自動車の部品とすれば、形状
は自動車の外観上又はボデイの設計上から決るも
のである。当節はこのような設計は電子計算機を
利用して行われる。いずれにしても、自動車の外
観上又はボデイ上の設計に基づいて、ある部品を
プレス成形する際にそのマスターとなるデータが
あり、これはコンピユータ中に格納されている。

第７図において、２００はそのようなマスター
形状であり、２００′は実際のワークとする。さ
て基準形状２００とワーク形状２００′との比較
であるが、その比較のためには両者の偏差を知る
必要がある。本発明では、基準形状２００上の各
点p_1,2,…_oに対して、面直方向にワーク形状２０
０′との比較を行うという考え方を採用する。即
ち、三次元測定機上に設けた検知端２０を基準デ
ータ形状２００上の各点（例えばp₁）につき面直
ベクトルＮに沿つて駆動し、接触点u₁の座標
（x′、y′、z′）を知る。この点u₁の座標と、マスタ
ー形状上の点p₁との座標とより偏差S₁を計算す
る。例えば、点p₁，u₁の座標を二乗平均し、夫々
の点の原点に対する距離としてスカラー化し、そ
の差を偏差とする。即ち、偏差S₁，S₂，…S_oは S_1,2,…_o＝√²＋²＋²−√′²＋′²＋′² で表されることになる。

このようにして基準データ形状２００上の各点
p_1,2,…_oにつき面直方向における実際の形状２０
０上の相当点u_1,2,…_oに対する偏差が計算される。
各点で計算された偏差は曲面の所定位置で、カラ
ーデイスプレイ３６上にワーク外形線と共に表示
される（第８図）。次にカラーデイスプレイ上の
カーソルを対話的に操作することで、何点かの点
列m_1,2,…_oを作成し、ラフな等高線（破線）を形
成する（第９図）。それからラフな等高線点列
m_1,2,…_oを基準データ曲面を基に修正し、正しい
等高線点列t_1,2,…_o（等高線基本データ）が作成さ
れる（第１０図）。

その後、三次元測定機によつてこの等高線基本
データに従つて等高線ペイント作業が行われる
（第１１図）。第１２図はワーク上への実際のペイ
ント結果である。

以上本発明における型の偏差の等高線表示を大
まかに説明したので以下フローチヤートによつて
詳細に説明する。

第１３−１４図は基準データの出力及び入力ル
ーチンを略示するもので、入力装置３４より所定
の入力コマンドが入ると、副コンピユータ４０か
ら主コンピユータ２２へのマスターデータの転送
が行われる。即ち、第６図に既に説明したよう
に、基準データは、そのデータが形成する曲面２
００上の各点p_1,2,…_oにつき、その座標値（ｘ、
ｙ、ｚ）と、面直ベクトルＮの成分値（ｉ、ｊ、
ｋ）とよりなつており、このような座標値と面直
ベクトルの成分値とは組合せになつて全点につき
記憶領域４８ａに格納済みになつている。入力コ
マンドがあると、第１３図の300よりスタートし、
CPU２４はインタフエース５０にマスターデー
タの出力許可指令を出す（ステツプ301）。する
と、これが割込み許可指令となつて副コンピユー
タ４０のCPU４２は第１４図の割り込みルーチ
ンを400より開始する。そして、401でCPU４２
は基準データの１バイト分のデータをインタフエ
ース５０に書き込みを行う。その書き込みが完了
すると、402でデータ読取許可指令がインタフエ
ース５０に送られる。このデータ読取許可指令が
あると、主コンピユータ２２のCPU２４は第１
５図のルーチンを500で開始し、CPU２４は502
のステツプでは、インタフエース５０に書き込ま
れた基準データを読みとり、RAM２８に格納す
る。その読取りが完了すると504でCPU２４はイ
ンタフエース５０に基準データ出力許可指令を出
す。すると第１４図のルーチンが再び開始し、基
準データの次のバイト分のデータを出力する。

このように主コンピユータ２２と副コンピユー
タ４０とで基準データのやりとりをしながら、そ
の全点について、データ出力が完了すると第１５
図の506の判定はYesとなり、プログラムは508の
ステツプに進み、CPU２４はRAM２８内の基準
データを外部記憶装置３８の３８ａの領域に転送
する。

第１６図はワークであるプレス型の測定ルーチ
ンを示す。第６図について既に説明したように、
ワークの測定は、基準データにおける各点
p_1,2,…_oについて、面直方向に全点にわたつて行
われる。この測定コマンドが入ると、第１６図の
600からルーチンが開始し、601ではCPU２４は
三次元測定機１０が測定可能であるかどうかイン
タフエース３２の内容で判断する。測定可能がで
るまで待機し、Yesとなれば602に進む。602では
基準データ上のある一点（例えば第７図のp₁）に
おける座標値（ｘ、ｙ、ｚ）及び面直ベクトルＮ
の成分値（ｉ、ｊ、ｋ）の取込みが行われる。次
の604では測定動作点の計算が行われる。即ち、
三次元測定機の検知端２０は点q₁よりマスター形
状の選定点p₁における面直ベクトルＮ上の点q₂ま
で一旦下降され、それから面直ベクトル方向にマ
スター形状２００より内側の点q₃を目指して駆動
され、プレス型２００と接触後（点u₁）、q₄まで
上昇することで被測定物であるプレス型上の一点
p₁の測定を完了する。このような一連の検知端２
０の各動作点q₁−q₂−q₃−q₄の計算が604のステ
ツプで行われることになる。

606では、604で計算された動作点q₁−q₂−q₃−
q₄の順序で検知端２０が動くような命令がインタ
フエース３１を介して三次元測定機１０に送り込
まれる。この命令が出されると、三次元測定機１
０は検知端２０の前記したような動きを行い、最
終点q₄まで来て停止する。検知端が第７図のu₁の
点に来ると、即ち、プレス型に接触すると、第１
６図の608の判定がYesとなり、610でそのときの
プレス型の座標（x′、y′、z′）がデータとして読
取られる。612のステツプでCPU２４は読取られ
たデータを外部記憶装置３８の第２記憶領域３８
ｂに格納する。614のステツプではマスター形状
（第７図の２００）の全ての点p_1,2,…_o（ｘ、ｙ、
ｚ）について上述の手順によるプレス型上への検
知端２０の接触点（x′、y′、z′）の測定が完了し
たかどうか判定され、Yesであれば616でこのル
ーチンが終了する。

第１７図はデイスプレイ画面上への偏差のカラ
ー表示ルーチンを示す。700でコマンドが入ると
実行が開始され、CPU２４は外部記憶装置３８
の記憶領域３８ａに転送ずみのワーク基準データ
におけるワークの外形線データがRAM２８に取
り込まれる（ステツプ701）。次の702のステツプ
では、この取込まれた外形線データがデイスプレ
イ８の画面上の表示座標に対応したビデオRAM
アドレスに転送され、その結果第８図に示すよう
にワーク外形線が表示される。次の704のステツ
プでは、CPU２４は、マスター形状２００の一
点（例えば第７図P₁）と、その面直ベクトルN₁
の方向の対応したワーク形状２００′の一点（例
えば第７図u₁）との座標データとが取り込まれ
る。次に706のステツプは点p₁とu₁との座標値の
差分が二乗平均値の差S₁としてスカラー化され
る。次の708では、この差分S₁の大小に応じて偏
差の大小を表わす色データに変換される。例えば
偏差の大小に応じて赤→黄→緑等の色分けを行う
のである。710のステツプではその色データが
RAM２８の色データ領域にセツトされる。
RAM２８の当該領域は、デイスプレイ画面の表
示座標の色に対応し、RAM２８に所定値がセツ
トされることで、その色が第８図のように表示さ
れることになる。720ではマスターデータの全点
p_1,2,…_oについて偏差計算と色表示が繰り返され
全点完了と判定されればこのルーチンは終了とな
る。

第１８図は、作業者とコンピユータとの対話形
式によるデイスプレイ画面上への粗な等高線の表
示ルーチンを示す。800で、実行開始コマンドが
キーボード３４より入力されるとこのルーチンが
実行に入り、802ではデイスプレイ画面上にカー
ソルが表示される。804のステツプではCPU２４
はキーボード３４のカーソル移動キーが押されて
いるか否か判定し、Yesの場合は806に進みカー
ソルを所定方向に移動させるため、これに必要な
モニタルーチンに飛ぶ。その間作業者はデイスプ
レイ画面を見ながらカーソルを画面上の色の境界
に沿つて第９図の破線のように動かし、粗な等高
線が画面上に表示される。（図中■は例えば赤、
□＼は黄、□／は緑、□×は青であり、夫々が偏差の大
小を表わす）。このようなカーソル移動による作
業者とコンピユータとの対話的な等高線表示中
に、作業者は等高線を作成するための点列
m_1,2,…_oを指示する。即ち、第１８図のステツプ
806において、そのような点列の一つとして採用
すると作業者が判断した場合、キーボード３４上
の所定キーが押され、Yesと判定される。すると
808にプログラムは進み、その点（たとえばm₁）
の座標（ｘ、ｙ）がRAM２８に格納される。
810のステツプでは画面上の全必要点につき点列
m_1,2,…_oが作成されたかどうか判定されYesであ
れば、812に進み、その点列m_1,2,…_oを結ぶ第９図
の破線のような等高線の表示が行われる。814の
ステツプでは、その画面上の等高線の各線分が、
三次元測定機１０でワーク１４上にペイント可能
な短い線分に分割され、その分割点の座標が計算
され、RAM２８に一旦保持される。全分割点に
ついて座標の計算が行われると、この計算結果を
サブコンピユータ４０に転送するため、816のス
テツプでCPU２４はインタフエース５０にデー
タの読取許可指令を出す。副コンピユータ４０は
第１５図と類似の手法でデータ受取を行い、主コ
ンピユータ２２は全データの出力を行う（ステツ
プ818）。そのデータは副コンピユータ４０の
RAM４６に格納される。

第１９図は、副コンピユータ４０での等高線基
本データの計算ルーチンを示す。900で副コンピ
ユータ４０のCPU４２はルーチンの実行を開始
し、902でCPU４２は外部記憶装置４８の記憶領
域４８ａに格納されている基準形状データの取込
が行われる。904以下のステツプでは、第１８図
のルーチンで形成されたデイスプレイ画面上での
粗い等高線より基準形状曲面によつて修正された
精密な等高線基準データが計算される。即ち、デ
イスプレイ画面上の等高線はｘ、ｙ平面上で得ら
れたものであり、ｚ座標は不正確である。デイス
プレイ画面より第１８図のルーチンで得られた点
列m_1,2,…_oは基準データによつて構成される真の
曲面２００に対しｚ方向については第１０図のよ
うに外れている。第１９図の904のステツプでは、
点列のうちの一つの点よりｚ方向の直線ｅが計算
される。906のステツプではその直線ｅと曲面２
００との交点t_1,2,…_oの座標が計算され、この座標
値をもつて真の等高線の分割点の座標とする。
908のステツプでは点列m_1,2,…_oの全点について修
正が完了したか否か判定される。その後、このよ
うにして計算された等高線基本データを主コンピ
ユータ２２に転送するため、910でインタフエー
ス５０にデータの読取許可指令が書き込まれ、メ
インコンピユータ２２からの読取許可指令を受け
取り、前の第１３−１５図で述べたと同様なデー
タ転送が行われ（912）、等高線基本データは外部
記憶装置３８の記憶領域３８ｃに格納される。

第２０図はワーク上への等高線のペイントのた
めのNCデータの作成ルーチンを示す。そのため
のコマンドがキーボード３６より入力されると、
ステツプ1000よりルーチンが実行に入り、1002で
は、ペイント開始点（例えば第１１図のt₀を開始
点とする）の座標が入力され、1004では、外部記
憶装置３８の記憶領域３８ｂの等高線基本データ
の読み込みが行われRAM２８に格納される。
1006ではCPU２４は等高線ペイント用のNC情報
の計算を行う。即ち、第１１図において、第１点
目t₁については、ペイント開始点t₀から等高線基
本データの第１点目t₁までの移動量L₁、L₂を計算
し、第２点目t₂以降については直前の点からの移
動量ＬがNC情報として計算されこれは全点につ
いて繰り返される（1008）。このようにして計算
されたNC情報は外部記憶装置３８の記憶領域３
８ｄに格納される（ステツプ1010）。

第２１図は等高線ペイントのためのルーチンを
示す。1100でペイント指令が入力装置３６より与
えられると、CPU２４は1101のステツプで、三
次元測定機１０よりNCデータの受取可能指令が
出ているか否か判定し、Noであればループに入
る。Yesと判定されると、1102に進み記憶装置３
８の記憶領域３８ｄに格納されている等高線ペイ
ントNC情報を順次読み出す（1102）。次の1104
のステツプでは、CPU２４はその読み出した情
報をインタフエース３２を介して三次元測定機１
０に伝送する。三次元測定機１０には測定端の代
りにペイント装置が取付けられてあり、伝達され
たNC情報に基づいてワーク１４の面上に等高線
ペイント処理が行われる。これは、NC情報記憶
領域３８ｄに格納されているNC情報がなくなる
まで行われる（1106）。ペイントされたワークの
状態が第１２図に示される。

ワークの偏差の等高線表示が完了後作業者はワ
ーク上のペイントの色をみながら、その色に応じ
た深さの研削作業を行う。研削後、上述の等高線
表示プロセスが繰り返され、偏差が許容範囲以下
とされる。

発明の効果 ワークの基準形状データと実測データとの偏差
に応じてデイスプレイ上にカラー表示を行い、作
業者がコンピユータと対話的に等高線を引き、そ
れによつて正確な等高線を計算し、ワーク上に等
高線をペイント表示することで、作業者は必要研
削量を直ちに知ることができ、その熟練度に係わ
らず、短時間で必要な精度の型仕上げを行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す概略図、第２図か
ら第４図は従来の仕上げ方法を説明する概略斜視
図、第５図は本発明の実施例におけるコンピユー
タシステム概略図、第６図は基準データの構成を
説明する図、第７図はワークの測定原理を示す
図、第８図はデイスプレイ上への偏差のカラー表
示の一例を説明する図、第９図は対話手法による
デイスプレイ上への等高線形式を説明する図、第
１０図は粗い等高線より基準データ曲面を基に修
正された等高線基本データを得る方法を説明する
図、第１１図は等高線ペイントのためのNCデー
タの作成方法を説明する図、第１２図は等高線を
ワーク上にペイントした結果を示す図、第１３図
から第２１図は本発明のソフトウエア構成を説明
するフローチヤート図。 １０……三次元測定機、１４……ワーク（凸
部）、２２……主コンピユータ、３４……キーボ
ード、３６……カラーデイスプレイ、３８……外
部記憶装置、４０……副コンピユータ、４８……
外部記憶装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 仕上げるべきワークの基準形状データを記憶
   しておくと共に、そのワークの形状を実測し、基
   準形状データと実測データとの偏差を演算し、該
   偏差に応じた色をデイスプレイ上に表示し、この
   デイスプレイ上の色表示に基きデイスプレイ上に
   おいてカーソルを移動させ、このカーソルの位置
   を入力指示することにより粗な等高線を決定する
   とともにこの等高線をデイスプレイ上に表示し、
   その粗な等高線より基準データ形状曲面に基づい
   て修正された等高線基本データを作成し、該等高
   線データよりワーク上に等高線を表示することよ
   り成るワークの偏差表示方法。 ２ 以下の諸要素より成るワークの偏差表示装
   置、 イ ワークの基準データを格納しておくメモリ手
   段、 ロ ワークの実測を行いその形状データを測定す
   る手段、 ハ 基準データと実測データとの偏差を演算する
   手段、 ニ 該偏差に応じた色データを演算する手段、 ホ 該色データに応じた色をワークの曲面上の位
   置に応じて表示するデイスプレイ装置、 ヘ デイスプレイ上のカーソルを所望に移動させ
   るカーソル移動手段、 ト デイスプレイ上のカーソルの位置を粗な等高
   線上の指定点として入力する手段、 チ 指定点を結ぶ粗な等高線をデイスプレイ平面
   上に表示する手段、 リ その粗な等高線より、基準データ形状曲面に
   基づいて修正された等高線基本データを演算す
   る手段、 ヌ その等高線基本データに基づきワーク上に等
   高線を表示する手段。