KR20190121830A

KR20190121830A - 변형 가공 지원 시스템 및 변형 가공 지원 방법

Info

Publication number: KR20190121830A
Application number: KR1020197028421A
Authority: KR
Inventors: 아츠키 나카가와; 신이치 나카노; 나오히로 나카무라
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키가이샤
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-10-28
Also published as: CN110475627B; JP2018176185A; KR102235999B1; JP6859164B2; WO2018186213A1; US20210319570A1; CN110475627A; US11151735B1

Abstract

변형 가공 지원 시스템은 기준선을 포함하는 워크의 목표형상 데이터를 취득하고, 기준선이 표시된 중간형상 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하고, 기준선끼리를 서로 위치 결정함으로써 2개의 데이터를 겹치고, 그 ?쳐지는 2개의 데이터 사이의 차이에 의거하여 워크의 필요 변형량을 산출한다. 기준선끼리의 위치 결정으로서 기준선 각각에 대해서 산출된 동일 길이의 제1 및 제2위치 결정축을 겹친다. 그 후, 제1위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시킨다.

Description

변형 가공 지원 시스템 및 변형 가공 지원 방법

본 발명은 워크의 변형 가공을 지원하는 변형 가공 지원 시스템 및 변형 가공 지원 방법에 관한 것이다.

종래부터, 큰 워크를 변형 가공할 경우, 예를 들면 프레스 가공기를 사용함으로써, 워크에 대해서 복수회 굽힘 가공이 행해진다. 워크의 복수의 위치 각각에 대해서 굽힘 가공을 행함으로써, 워크 전체는 목표형상으로 변형 가공된다.

변형 가공 종료 후의 워크는 목표형상에 대응하는 형상의 목형을 겹침으로써, 목표형상으로 마무리되어 있는지의 여부가 체크된다. 또, 워크가 크기 때문에, 목형은 복수로 분할되어 있다.

또는 3차원 측정기를 이용하여, 변형 가공 종료 후의 워크는 그 형상이 체크된다. 예를 들면 워크의 복수 부분 각각의 형상을 3D 레이저 스캐너에 의해 3차원 측정한다. 그 측정에 의해 취득된 복수의 부분형상 데이터를, 예를 들면 특허문헌 1에 기재하는 바와 같이, 하나로 합성해서 워크의 전체형상 데이터를 작성한다. 그 작성된 워크의 전체형상 데이터에 의거하여 변형 가공 종료 후의 워크는 목표형상으로 마무리되어 있는지의 여부가 체크된다.

일본 특허공개 평 11-65628호 공보

그런데, 워크의 변형 가공 중에(예를 들면 어느 굽힘 가공과 다음 굽힘 가공 사이에), 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 워크의 변형량(필요 변형량), 구체적으로는 워크의 복수의 위치 각각에 대한 필요 변형량을 확인하는 경우가 있다. 이 경우, 목형을 중간형상의 워크에 겹치고, 목형과 워크 사이의 간극을 확인함으로써, 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 알 수 있다. 그러나, 그것을 위해서는 워크의 복수의 부분 각각에 대응하는 목형을 겹칠 필요가 있어 노력이나 시간이 든다. 워크의 형상이 복잡하고 큰 경우, 목형의 수가 많아지므로, 특히 노력이나 시간이 든다. 또한 워크와 접촉하는 목형의 표면 주연부와 워크 사이의 간극은 시인 가능하지만, 목형의 표면 중앙부와 워크 사이의 간극은 시인할 수 없는 경우가 있다.

한편, 3차원 측정기에 의해 취득된 변형 가공 중의 워크의 중간형상 데이터와 그 워크의 목표형상 데이터를 겹쳐서 2개의 데이터의 차이를 산출함으로써, 목표형상까지 필요한 워크의 복수의 위치 각각의 필요 변형량을 산출하는 것이 가능하다.

그 2개의 형상 데이터의 겹침의 방법으로서, 「베스트 피트」기술이 존재한다. 「베스트 피트」는 2개의 데이터 상의 복수의 유사점(특징점)을 검출하고, 그 유사점을 기준으로 해서 서로 위치 결정함으로써, 2개의 데이터를 겹치는 방법이다. 예를 들면 유사점은 워크에 형성된 구멍, 워크의 코너부, 또는 워크에 부착된 마커 등이다.

단, 변형 가공 중의 워크의 중간형상 데이터와 목표형상 데이터에서 곡률이 크게 다르면, 「베스트 피트」에 의한 2개의 데이터의 겹침 정밀도가 저하되거나, 또는 겹침 자체가 불가능한 경우가 있다. 또한 워크에 구멍이 존재하지 않는 경우, 변형 가공의 종료 후에 워크의 외주연이 절단되는 경우(트리밍되는 경우), 변형 가공의 방해가 되므로 마커를 워크에 부착할 수 없는 경우 등, 유사점이 존재하지 않는 경우에는 「베스트 피트」 자체를 실행할 수 없다. 그 때문에 워크의 복수의 위치 각각의 목표형상까지 필요한 필요 변형량의 산출 정밀도가 낮거나, 또는 산출할 수 없는 경우가 있다.

그래서, 본 발명은 워크의 변형 가공에 있어서, 목표형상까지 필요한 워크의 필요 변형량을 단시간에 또한 고정밀도로 산출하는 것을 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일양태에 의하면,

워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 시스템으로서,

기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하는 목표형상 데이터 취득부와,

변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하는 중간형상 데이터 취득부와,

기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고, 그 겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하는 필요 변형량 산출부를 갖고,

필요 변형량 산출부가 목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로 하고,

중간형상 데이터의 기준선 상에 제1시점과 제1종점을 설정하고,

제1시점과 제1종점을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축을 산출하고,

제1시점에 대응하는 제2시점을 목표형상 데이터의 기준선 상에 설정하고,

제2시점으로부터 제1위치 결정축의 길이와 동일한 거리 떨어진 목표형상 데이터의 기준선 상의 점을 제2종점으로서 산출하고,

제2시점과 제2종점을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축을 산출하고,

제1시점과 제2시점이 일치한 상태에서 제1위치 결정축과 제2위치 결정축이 겹쳐지도록 중간형상 데이터와 목표형상 데이터를 겹치고,

겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시키는 변형 가공 지원 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 의하면,

워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 방법으로서,

기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하고,

변형 가공 개시전의 워크의 표면에 대해서 기준선을 표시하고,

변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하고,

기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고,

겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 중간형상의 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하고,

목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로서,

겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시키는 변형 가공 지원 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 워크의 변형 가공에 있어서, 목표형상까지 필요한 워크의 필요 변형량을 단시간에 또한 고정밀도로 산출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 변형 가공 지원 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면
도 2는 변형 가공 지원 시스템의 블럭도
도 3은 목표형상 데이터를 나타내는 도면
도 4는 3차원 측정 데이터를 나타내는 도면
도 5는 변형 가공이 개시되기 전의 워크를 나타내는 도면
도 6은 카메라의 촬영 화상을 나타내는 도면
도 7은 중간형상 데이터의 작성을 설명하기 위한 도면
도 8은 목표형상 데이터로의 중간형상 데이터의 겹침을 나타내는 도면
도 9a는 목표형상 데이터로의 중간형상 데이터의 겹침 순서를 나타내는 도면
도 9b는 도 9a에 계속되는 목표형상 데이터로의 중간형상 데이터의 겹침 순서를 나타내는 도면
도 9c는 도 9b에 계속되는 목표형상 데이터로의 중간형상 데이터의 겹침 순서를 나타내는 도면
도 9d는 도 9c에 계속되는 목표형상 데이터로의 중간형상 데이터의 겹침 순서를 나타내는 도면
도 9e는 도 9d에 계속되는 목표형상 데이터로의 중간형상 데이터의 겹침 순서를 나타내는 도면
도 10은 등고선도의 일례를 나타내는 도면
도 11a는 중간형상 데이터의 평행 이동 처리를 설명하기 위한 도면
도 11b는 평행 이동 후의 중간형상 데이터를 나타내는 도면
도 12는 변형 가공 지원 시스템의 동작의 흐름의 일례를 나타내는 플로챠트도
도 13은 목표형상 데이터에 대한 중간형상 데이터의 겹침 처리를 나타내는 플로챠트도

본 발명의 일양태는 워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 시스템으로서, 기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하는 목표형상 데이터 취득부와, 변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하는 중간형상 데이터 취득부와, 기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고, 그 겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하는 필요 변형량 산출부를 갖고, 필요 변형량 산출부가 목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로서, 중간형상 데이터의 기준선 상에 제1시점과 제1종점을 설정하고, 제1시점과 제1종점을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축을 산출하고, 제1시점에 대응하는 제2시점을 목표형상 데이터의 기준선 상에 설정하고, 제2시점으로부터 제1위치 결정축의 길이와 동일한 거리 떨어진 목표형상 데이터의 기준선 상의 점을 제2종점으로서 산출하고, 제2시점과 제2종점을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축을 산출하고, 제1시점과 제2시점이 일치한 상태에서 제1위치 결정축과 제2위치 결정축이 겹쳐지도록 중간형상 데이터와 목표형상 데이터를 겹치고, 겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시킨다.

이러한 일양태에 의하면, 워크의 변형 가공에 있어서, 목표형상까지 필요한 워크의 필요 변형량을 단시간에 또한 고정밀도로 산출할 수 있다.

필요 변형량 산출부가 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 겹친 후, 중간형상 데이터의 기준선에 있어서의 제1시점과 제1종점 사이의 부분이 목표형상 데이터의 기준선에 있어서의 제2시점과 제2종점 사이의 부분에 대해서 접하도록, 제2위치 결정축에 겹쳐지는 제1위치 결정축과 직교하는 방향으로 중간형상 데이터를 평행 이동시켜도 좋다.

중간형상 데이터 취득부로서 변형 가공 지원 시스템은 워크 전체의 형상을 3차원 측정하는 3D 레이저 스캐너와, 워크 상의 기준선을 촬영하는 카메라와, 카메라의 촬영 화상으로부터 기준선을 추출해서 기준선형상 데이터를 작성하는 기준선형상 데이터 작성부와, 3D 레이저 스캐너의 3차원 측정 데이터와 기준선형상 데이터를 합성해서 중간형상 데이터를 작성하는 중간형상 데이터 작성부를 가져도 좋다.

또는 중간형상 데이터 취득부로서 변형 가공 지원 시스템은 중간형상의 워크를 복수의 방향으로부터 촬영하는 카메라와, 카메라에 의해 복수의 방향으로부터 촬영된 복수의 촬영 화상 데이터에 의거하여 중간형상 데이터를 작성하는 중간형상 데이터 작성부를 가져도 좋다.

변형 가공 지원 시스템은 필요 변형량 산출부에 의해 산출된 워크 상의 복수의 위치 각각의 필요 변형량에 의거하여 등고선도를 작성하는 등고선도 작성부를 가져도 좋다. 이 등고선도를 참조함으로써, 작업자는 워크(W)를 목표형상으로 마무리하기 위해서, 여러가지 검토를 행할 수 있다. 그 결과, 워크(W)는 단시간에 또한 효율 좋게 목적의 형상으로 마무리된다.

목표형상 데이터의 표면 전체 및 워크의 표면 전체에 격자선이 형성됨으로써, 복수의 기준선이 형성되어도 좋다. 그것에 의해, 예를 들면 두께가 얇은 등의 이유에 의해 더 이상 굽힘 가공할 수 없는 위치의 기준선으로 위치 결정해서 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹침으로써, 워크의 다른 위치 각각의 목표형상까지 필요한 변형량을 산출할 수 있다. 따라서, 목표형상 데이터와 워크 각각의 표면의 일부에 기준선을 형성하는 경우에 비해서, 워크의 변형 가공의 방식에 관해서 자유도가 향상된다.

또한 본 발명의 다른 양태는 워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 방법으로서, 기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하고, 변형 가공 개시전의 워크의 표면에 대해서 기준선을 표시하고, 변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하고, 기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고, 겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 중간형상의 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하고, 목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로서, 중간형상 데이터의 기준선 상에 제1시점과 제1종점을 설정하고, 제1시점과 제1종점을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축을 산출하고, 제1시점에 대응하는 제2시점을 목표형상 데이터의 기준선 상에 설정하고, 제2시점으로부터 제1위치 결정축의 길이와 동일한 거리 떨어진 목표형상 데이터의 기준선 상의 점을 제2종점으로서 산출하고, 제2시점과 제2종점을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축을 산출하고, 제1시점과 제2시점이 일치한 상태에서 제1위치 결정축과 제2위치 결정축이 겹쳐지도록 중간형상 데이터와 목표형상 데이터를 겹치고, 겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시킨다.

이러한 다른 양태에 의하면, 워크의 변형 가공에 있어서, 목표형상까지 필요한 워크의 필요 변형량을 단시간에 또한 고정밀도로 산출할 수 있다.

제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 겹친 후, 중간형상 데이터의 기준선에 있어서의 제1시점과 제1종점 사이의 부분이 목표형상 데이터의 기준선에 있어서의 제2시점과 제2종점 사이의 부분에 대해서 접하도록, 제2위치 결정축에 겹쳐지는 제1위치 결정축과 직교하는 방향으로 중간형상 데이터를 평행 이동시켜도 좋다.

중간형상 데이터를 취득하기 위해서, 3D 레이저 스캐너를 이용하여 워크 전체의 형상을 3차원 측정하고, 카메라에 의해 워크 상의 기준선을 촬영하고, 카메라의 촬영 화상으로부터 기준선을 추출해서 기준선형상 데이터를 작성하고, 3D 레이저 스캐너의 3차원 측정 데이터와 기준선형상 데이터를 합성해서 중간형상 데이터를 작성해도 좋다.

또는 중간형상 데이터를 취득하기 위해서, 카메라에 의해 복수의 방향으로부터 촬영된 중간형상의 워크의 복수의 촬영 화상 데이터에 의거하여 중간형상 데이터를 작성해도 좋다.

워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 산출된 필요 변형량에 의거하여 등고선도를 작성해도 좋다. 이 등고선도를 참조함으로써, 작업자는 워크(W)를 목표형상으로 마무리하기 위해서, 여러가지 검토를 행할 수 있다. 그 결과, 워크(W)는 단시간에 또한 효율적으로, 목적의 형상으로 마무리된다.

목표형상 데이터의 표면 전체 및 워크의 표면 전체에 격자선이 형성됨으로써, 복수의 기준선이 형성되어도 좋다. 그것에 의해, 예를 들면 두께가 얇은 등의 이유에 의해 더 이상 굽힘 가공할 수 없는 위치의 기준선으로 위치 결정해서 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹침으로써, 워크의 다른 위치 각각의 목표형상까지 필요한 변형량을 산출할 수 있다. 따라서, 목표형상 데이터와 워크 각각의 표면의 일부에 기준선을 형성하는 경우에 비해서 워크의 변형 가공의 방식에 관해서 자유도가 향상된다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 변형 가공 지원 시스템의 구성을 개략적으로 나타내고 있다. 도 2는 변형 가공 지원 시스템의 블럭도이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 본 실시형태에 따른 변형 가공 지원 시스템(10)의 개략에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 따른 변형 가공 지원 시스템(10)은 워크(W)에 대해서 복수회 굽힘 가공을 행하는 상기 워크(W)의 변형 가공을 지원하는 시스템이다. 구체적으로는 변형 가공 지원 시스템(10)은 상세는 후술하지만, 변형 가공 중의 워크(W)의 중간형상(데이터)과 그 워크(W)의 목표형상(데이터)에 의거하여 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 시스템이다.

본 실시형태의 경우, 변형 가공이 개시되기 전의 워크(W)는 평판형상이다. 또한 워크(W)는 알루미늄재로 제작되어 있다. 또한, 본 실시형태의 경우, 워크(W)에 대한 복수회의 굽힘 가공(변형 가공)은 프레스 가공기(12)에 의해 실행된다.

그 프레스 가공기(12)는 워크(W)의 복수의 위치 각각을 상측 펀치(12a)에 의해 하방향으로 압압함으로써, 그 위치에 대해서 굽힘 가공을 실행한다. 워크(W)의 복수의 위치 각각에 대해서 차례로 굽힘 가공을 실행함으로써, 최종적으로 워크(W) 전체가 목표형상으로 변형 가공된다.

이러한 워크(W)의 변형 가공에 있어서, 어떤 위치에서의 변형 가공 중에, 또는 어떤 위치에 대한 굽힘 가공이 종료되어 다음의 다른 위치에 대한 굽힘 가공이 개시될 때까지의 동안에, 작업자가 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 워크(W)의 변형량, 즉 워크(W)의 복수의 위치 각각에 대한 필요 변형량을 알고 싶은 경우가 있다. 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 워크(W)의 복수의 위치 각각에 대한 변형량을 본 실시형태의 변형 가공 지원 시스템(10)은 산출한다.

그것을 위해서, 본 실시형태의 변형 가공 지원 시스템(10)은 변형 가공 중의 워크(W)의 형상(3차원형상)을 측정하는 3D 레이저 스캐너(14)와, 변형 가공 중의 워크(W)를 촬영하는 카메라(16)와, 연산 장치(18)를 포함하고 있다.

3D 레이저 스캐너(14)는 레이저(L)를 워크(W) 전체에 걸쳐 주사하고, 그 워크(W)로부터의 반사광에 의거하여 워크(W)까지의 거리를 측정하고, 그 측정한 거리에 의거하여 워크(W)의 형상을 3차원 측정하는 비접촉형의 3차원 측정기이다. 3D 레이저 스캐너(14)는 워크(W)에 대해서 굽힘 가공이 소정 횟수 행해진 후, 또는 작업자에 의해 지정된 임의의 타이밍에, 즉 프레스 가공기(12)의 상측 펀치(12a)가 워크(W)로부터 떨어져 있을 때에, 중간형상의 워크(W) 전체를 3차원 측정한다. 그 3차원 측정 데이터는 연산 장치(18)로 보내어진다.

카메라(16)는 본 실시형태의 경우, 워크(W)를 부분적으로 촬영한다. 그 카메라(16)는 예를 들면 프레스 가공기(12)의 상측 펀치(12a)의 바로 아래에 위치하는 워크(W)의 영역(R)을 촬영한다. 즉, 프레스 가공기(12)의 상측 펀치(12a)가 워크(W)로부터 떨어져 있을 때에, 그 상측 펀치(12a)에 의해 굽힘 가공된 직후 또는 굽힘 가공되기 직전의 중간형상의 워크(W)의 영역(R)을 촬영 영역(R)으로서 카메라(16)는 촬영한다. 그 카메라(16)의 촬영 화상(데이터)은 연산 장치(18)로 보내어진다. 또, 카메라(16)는 이유는 후술하지만, 가능한 한 높은 해상도를 구비하는 것이 바람직하다.

연산 장치(18)는 도 2에 나타내듯이, 프레스 가공기(12), 3D 레이저 스캐너(14), 및 카메라(16)에 접속되어 있다. 연산 장치(18)는 프레스 가공기(12)로부터 상측 펀치(12a)가 워크(W)로부터 떨어진 것을 나타내는 신호(굽힘 가공 종료 신호)를 받으면, 3D 레이저 스캐너(14)에 대해서 측정 실행 신호를 보냄과 아울러, 카메라에 대해서 촬영 실행 신호를 보낸다. 또한 연산 장치(18)는 3차원 측정을 실행한 3D 레이저 스캐너(14)로부터 중간형상의 워크(W)의 3차원 측정 데이터를 취득함과 아울러, 촬영을 실행한 카메라(16)로부터 중간형상의 워크(W)의 촬영 화상 데이터를 취득한다. 그리고, 연산 장치(18)는 이들 데이터에 의거하여 워크(W)의 복수의 위치 각각에 대해서 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출한다. 또, 본 실시형태의 경우, 연산 장치(18)는 산출한 필요 변형량을 출력 디바이스(20)(예를 들면 디스플레이)를 통해 작업자에 대해서 출력하도록 구성되어 있다. 이제부터는, 이 연산 장치(18)에 대해서 상세하게 설명한다.

연산 장치(18)는 도 2에 나타내듯이, 워크(W)의 목표형상 데이터를 취득하는 목표형상 데이터 취득부(50)와, 3D 레이저 스캐너(14)로부터 워크(W)의 3차원 측정 데이터를 취득하는 3차원 측정 데이터 취득부(52)와, 카메라(16)로부터 워크(W)의 촬영 화상을 취득하는 촬영 화상 취득부(54)와, 취득한 촬영 화상을 화상 처리하는 화상 처리부(56)와, 화상 처리된 촬영 화상으로부터 기준선형상 데이터를 작성하는 기준선형상 데이터 작성부(58)와, 3차원 측정 데이터와 기준선형상 데이터에 의거하여 중간형상 데이터를 작성하는 중간형상 데이터 작성부(60)와, 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 워크(W)의 필요 변형량을 산출하는 필요 변형량 산출부(62)와, 산출된 필요 변형량에 의거하여 등고선도를 작성하는 등고선도 작성부(64)를 갖는다. 예를 들면 연산 장치(18)는 CPU와 기억매체를 구비하는 컴퓨터로서, 기억매체에 프로그램에 따라서 CPU가 동작함으로써, 3차원 측정 데이터 취득부(52), 촬영 화상 취득부(54), 화상 처리부(56), 기준선형상 데이터 작성부(58), 중간형상 데이터 작성부(60), 필요 변형량 산출부(62), 및 등고선도 작성부(64)로서 기능한다.

연산 장치(18)의 목표형상 데이터 취득부(50)는 도 3에 나타내듯이, 워크(W)의 목표형상 데이터(Ft)를 취득한다. 목표형상 데이터(Ft)는 예를 들면 워크(W)의 완성품의 형상, 즉 변형 가공 종료 후의 형상을 나타내는 3D CAD 데이터이다. 목표형상 데이터 취득부(50)는 예를 들면 연산 장치(18)에 접속된 CAD 장치(도면에는 나타내지 않는다)로부터 3D CAD 데이터를 취득한다. 또, 도면 중에 나타내는 X방향, Y방향, 및 Z방향은 워크(W)가 평판형상일 때의 폭 방향, 깊이 방향, 및 두께 방향을 나타내고 있다.

또, 워크(W)의 목표형상 데이터(Ft)는 이유는 후술하지만, 그 표면(Fts)(프레스 가공기(12)의 상측 펀치(12a)에 압압되는 실제의 워크(W)의 표면(Ws)에 대응하는 표면)에 기준선(CLt)을 구비하고 있다. 본 실시형태의 경우, 복수의 기준선(CLt)이 격자상으로 배열되어 있다.

연산 장치(18)의 3차원 측정 데이터 취득부(52)는 도 4에 나타내듯이, 3D 레이저 스캐너(14)로부터 워크(W)의 3차원 측정 데이터(Fm)를 취득한다. 3차원 측정 데이터(Fm)는 구체적으로는 점군 데이터이다.

또, 도 5에 나타내듯이, 이유는 후술하지만, 프레스 가공기(12)의 상측 펀치(12a)에 압압되는 실제의 워크(W)의 표면(Ws)에는 기준선(CL)이 표시되어 있다. 본 실시형태의 경우, 복수의 기준선(CL)이 격자상으로 배열되어 있다. 예를 들면 복수의 기준선(CL)은 변형 가공 중에 없어지지 않고 유지되는 표시선이다.

그러나, 도 4에 나타내듯이, 3D 레이저 스캐너(14)에 의해 측정된 워크(W)의 3차원 측정 데이터(Fm)에는 복수의 기준선(CL)이 나타내어져 있지 않다. 워크(W)의 표면(Ws)에 표시되어 있는 격자선(복수의 기준선(CL))의 요철이 작기 때문에, 3D 레이저 스캐너(14)에서는 검출할 수 없고, 그 3차원 측정 데이터(Fm)에는 실질적으로 나타내어져 있지 않다. 이것에 대처하기 위해서, 이유는 후술하지만, 카메라(16)가 워크(W)를 부분적으로 촬영한다.

또한 목표형상 데이터(Ft)의 표면(Fts)에 격자상으로 배열된 복수의 기준선(CLt)과 워크(W)의 표면(Ws)에 격자상으로 배열된 복수의 기준선(CL)은 실질적으로 대응하고 있다. 예를 들면 워크(W)의 기준선의 피치는 평판형상으로부터 목표형상까지 워크(W)가 변형 가공되었을 때의 신장을 고려해서 목표형상 데이터(Ft)의 기준선의 피치에 비해서 작게 되어 있다.

연산 장치(18)의 촬영 화상 취득부(54)는 도 6에 나타내듯이, 카메라(16)로부터 워크(W)의 촬영 화상(Pr)을 취득한다. 본 실시형태의 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이 카메라(16)가 프레스 가공기(12)의 상측 펀치(12a)의 바로 아래의 촬영 영역(R)을 촬영하고 있기 때문에, 그 촬영 화상(Pr)은 워크(W)의 부분 촬영 화상이다. 도 6에 나타내듯이, 촬영 화상(Pr)에는 워크(W)의 표면(Ws)에 표시된 격자상의 복수의 기준선(CL)이 찍혀 있다.

연산 장치(18)의 화상 처리부(56)는 카메라(16)의 촬영 화상(Pr)에 찍히는 기준선(CL)을 추출하기 위해서, 촬영 화상(Pr)을 화상 처리한다. 예를 들면 촬영 화상(Pr)에 대해서 휘도나 콘트라스트의 조정, 윤곽 강조 보정 등을 실행한다. 또, 이 화상 처리의 휘도나 콘트라스트 등의 파라미터의 조정은 연산 장치(18)에 접속된 입력 디바이스(22)(예를 들면 키보드 등)를 통해 작업자가 행할 수 있도록 해도 좋다. 그 때문에, 연산 장치(18)는 출력 디바이스(20)를 통해 카메라(16)의 촬영 화상(Pr)을 작업자에게 출력한다.

연산 장치(18)의 기준선형상 데이터 작성부(58)는 도 7에 나타내듯이, 화상 처리된 카메라(16)의 촬영 화상(Pr)에 찍히는 기준선(CL)을 추출하고, 그 기준선형상 데이터(Fcl)를 작성한다. 기준선형상 데이터(Fcl)는 3차원형상 데이터로서, 카메라(16)와 그 촬영 영역(R)의 위치 관계에 의거하여 2차원의 촬영 화상(Pr)으로부터 제작된다. 또, 고정밀도로 기준선형상 데이터(Fcl)를 작성하기 위해서, 카메라(16)는 복수이어도 좋다. 즉, 복수의 카메라(16) 각각이 다른 방향으로부터 공통의 촬영 영역(R)을 촬영하고, 그 촬영 방향이 다른 복수의 촬영 화상으로부터 3차원의 기준선형상 데이터(Fcl)를 작성한다.

연산 장치(18)의 중간형상 데이터 작성부(60)는 도 7에 나타내듯이, 3차원 측정 데이터 취득부(52)에 의해 3D 레이저 스캐너(14)로부터 취득된 3차원 측정 데이터(Fm)와, 기준선형상 데이터 작성부(58)에 의해 작성된 기준선형상 데이터(Fcl)를 합성한다. 이 합성에 의해, 표면(Fins) 상에 부분적으로 기준선(CLin)을 구비하는 중간형상의 워크(W)의 형상 데이터(중간형상 데이터)(Fin)가 작성된다. 또, 3D 레이저 스캐너(14)와 카메라(16)의 상대적인 위치 관계에 의거하여 워크(W) 전체에 대한 카메라(16)의 촬영 영역(R)의 상대 위치에 대응하도록, 중간형상 데이터(Fin) 상에 기준선형상 데이터(Fcl)가 배치된다.

연산 장치(18)의 필요 변형량 산출부(62)는 목표형상 데이터 취득부(50)에 의해 취득된 목표형상 데이터(Ft)와, 중간형상 데이터 작성부(60)에 의해 작성된 중간형상 데이터(Fin)에 의거하여 워크(W)의 복수의 위치 각각에 대해서 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출한다.

설명하면 필요 변형량 산출부(62)는 도 8에 나타내듯이, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)을 서로에 대해서 위치 결정함으로써, 중간형상 데이터(Fin)를 목표형상 데이터(Ft)에 겹치는 처리(겹침 처리)를 실행한다.

또, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)을 서로 위치 결정하기 위해서, 워크(W)의 복수의 기준선(CL) 각각 및 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt) 각각은 구별 가능하게 구성되어 있다. 예를 들면 기준선의 굵기, 형상, 색(예를 들면 점선 등) 등이 다르다. 또 예를 들면 기준선 각각에 부호가 붙여져 있다(워크(W)의 경우, 숫자나 알파벳 등의 문자나 기호가 각인되어 있다). 이것에 의해 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 대응하는 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt)을 특정할 수 있다.

대신에, 출력 디바이스(20)가 디스플레이인 경우, 작업자가 디스플레이의 화면 상에서 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)에 대응하는 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt)을 입력 디바이스(22)를 통해 연산 장치(18)에 교시해도 좋다.

보충하면, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)의 형상과, 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)의 형상은 엄밀하게는 다르다. 따라서, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)은 전체가 완전히 겹쳐지는 것은 아니다.

이제부터는 그러한 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt)의 위치 결정에 대해서, 일례를 들면서, 또 도 9a∼9e를 참조하면서 설명한다.

도 9a는 표면(Fins) 상의 1개의 기준선(CLin)을 따른(즉 기준선(CLin)을 포함한다) 평면에서 절단한 중간형상 데이터(Fin)의 단면과, 표면(Fts) 상의 대응하는 기준선(CLt)을 따른(즉 기준선(CLt)을 포함한다) 평면에서 절단한 목표형상 데이터(Ft)의 단면을 나타내고 있다. 또, 형상 데이터의 단면은 이해를 쉽게 하기 위해서 나타내어진 것이며, 기준선의 위치 결정을 위해서 이들의 단면이 필요한 것은 아니다.

도 9a에 나타내듯이, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt)은 형상에 대해서 다르다. 또, 여기에서의 기준선(CLin)은 이제부터 프레스 가공기(12)의 상측 펀치(12a)에 의해 압압될 예정의 가공 영역(가공 예정 영역)(WR), 즉 그것을 위해서 목표형상과 중간형상의 차이를 알 필요가 있는 가공 예정 영역(WR)을 통과하는 기준선이다.

도 9a에 나타낸 바와 같이 형상이 다른 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)을 서로 위치 결정하기 위해서, 우선, 도 9b에 나타내듯이, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin) 상에 있어서, 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1)이 설정된다.

바람직하게는, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)에 있어서의 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1) 사이의 부분이 목표형상과 실제의 중간형상의 차이를 알 필요가 있는 영역(예를 들면 가공 예정 영역(WR))에 포함되도록, 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1)이 설정된다.

또, 위치 결정 대상의 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)의 결정이나 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1)의 설정은 연산 장치(18)가 출력 디바이스(20)를 통해 작업자에 대해서 그 결정이나 설정을 제촉하고, 그 작업자가 입력 디바이스(22)를 통해 행해도 좋다.

대신에, 작업자가 입력 디바이스(22)를 통해 다음에 상측 펀치(12a)가 압압하는 워크 상의 위치(가공 예정 영역(WR))를 지정한다, 예를 들면 출력 디바이스(20)에 표시된 중간형상 데이터(Fin) 상의 어느 영역을 가공 예정 영역(WR)으로서 입력 디바이스(22)를 통해 지정해도 좋다. 그리고, 그 지정에 의거하여 연산 장치(18)가 그 가공 예정 영역(WR)을 통과하는 기준선(CLin)을 결정함과 아울러, 그 가공 예정 영역(WR)에 포함되도록 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1)을 설정해도 좋다.

다음에 도 9b에 나타내듯이, 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1)을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축(PA1)이 산출된다. 즉, 제1위치 결정축(PA1)은 선분이다. 예를 들면 제1시점(SP1)의 좌표와 제1종점(EP1)의 좌표에 의거하여 연산 장치(18)는 제1위치 결정축(PA1)의 연장방향이나 길이를 산출한다.

계속해서, 도 9c에 나타내듯이, 제1시점(SP1)에 대응하는 제2시점(SP2)을 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt) 상에 설정한다. 제2시점(SP2)은 작업자가 입력 디바이스(22)를 통해 설정해도 좋다. 예를 들면 출력 디바이스(20)에 표시된 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt) 상의 점을 작업자가 입력 디바이스(22)를 통해 지정함으로써, 제2시점(SP2)이 설정된다.

대신에, 제1시점(SP1)이 복수의 기준선(CLin)의 교점으로 설정될 경우, 연산 장치(18)가 교차해서 제1시점(SP1)을 형성하는 중간형상 데이터(Fin) 상의 2개의 기준선(CLin)을 특정하고, 그 특정한 2개의 기준선(CLin)에 대응하는 목표형상 데이터(Ft) 상의 2개의 기준선(CLt)을 특정하고, 그 특정한 2개의 기준선(CLt)의 교점을 제2시점(SP2)으로서 설정해도 좋다.

제2시점(SP2)이 설정되면, 연산 장치(18)는 제1위치 결정축(PA1)의 길이(D)와 제2시점(SP2)에 의거하여 제2종점(EP2)을 산출한다. 제2종점(EP2)은 제2시점(SP2)으로부터 거리(D)만큼 떨어진 기준선(CLt) 상에 설정된다. 즉, 제2종점(EP2)은 제2시점(SP2)을 중심으로 하는 반경(D)의 원과 기준선(CLt)의 교점으로서, 기하학적으로 산출할 수 있다.

제2종점(EP2)이 산출되면, 연산 장치(18)는 도 9d에 나타내듯이, 제2시점(SP2)과 제2종점(EP2)을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축(PA2)을 산출한다. 즉, 제2위치 결정축(PA2)은 제1위치 결정축(PA1)의 길이(D)와 동일한 길이를 구비하는 선분이다. 예를 들면 제2시점(SP2)의 좌표와 제2종점(EP2)의 좌표에 의거하여 연산 장치(18)는 제2위치 결정축(PA2)의 연장방향이나 길이를 산출한다.

제2위치 결정축(PA2)이 산출되면, 도 9e에 나타내듯이, 연산 장치(18)는 제1위치 결정축(PA1)과 제2위치 결정축(PA)을 서로 위치 결정함으로써, 중간형상 데이터(Fin)와 목표형상 데이터(Ft)를 겹친다. 구체적으로는 제1시점(SP1)과 제2시점(SP2)이 일치한 상태에서, 제1위치 결정축(PA1)과 제2위치 결정축(PA2)이 서로 위치 결정되어서 겹친다. 제1위치 결정축(PA1)과 제2위치 결정축(PA2)은 동일한 길이(D)이기 때문에, 완전히 겹칠 수 있다. 이렇게 제1위치 결정축(PA1)과 제2위치 결정축(PA2)이 서로 고정밀도로 위치 결정됨으로써, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CL)이 서로 고정밀도로 위치 결정된다.

또, 제1위치 결정축(PA1)과 제2위치 결정축(PA2)이 완전히 겹쳐져 있어도, 도 9e에 나타내듯이, 기준선(CLin과 CLt)이 겹쳐져 있다고는 할 수 없다. 그래서, 연산 장치(18)는 제2위치 결정축(PA2)에 겹쳐지는 제1위치 결정축(PA1)을 중심으로 해서 중간형상 데이터(Fin)(그 기준선(CLin))을 회전시킴으로써 베스트 피트 처리를 실행하도록 구성되어 있다. 이 베스트 피트 처리에 의해, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)에 있어서의 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1) 사이의 부분과 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt)에 있어서의 제2시점(SP2)과 제2종점(EP2) 사이의 부분이 3차원 공간 상에서 실질적으로 일치하도록, 기준선(CLin과 CLt)이 서로 위치 결정된다. 또, 여기에서 말하는 「실질적으로 일치한다」란 완전히 일치하거나, 또는 차이는 있지만 그 차이를 허용할 수 있는 범위 내인 정도로 일치하는 것을 말한다.

각각의 기준선(CLin과 CLt)을 서로에 대해서 위치 결정함으로써 중간형상 데이터(Fin)가 목표형상 데이터(Ft)에 적절하게 겹치면, 필요 변형량 산출부(62)는 워크(W) 상의 복수의 위치 각각에 대해서 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출한다.

구체적으로는 필요 변형량 산출부(62)는 도 9e에 나타내듯이, 겹쳐지는 중간형상 데이터(Fin)와 목표형상 데이터(Ft) 사이의 차이에 의거하여 중간형상 데이터(Fin) 상의 복수의 위치 각각과 대응하는 목표형상 데이터(Ft) 상의 위치 사이의 거리를 워크(W)의 대응하는 위치에 대한 목표형상까지 필요한 필요 변형량으로서 산출한다.

연산 장치(18)의 등고선도 작성부(64)는 도 10에 나타내듯이, 필요 변형량 산출부(62)에 의해 산출된 워크(W) 상의 복수의 위치 각각에 대한 목표형상까지 필요한 필요 변형량에 의거하여 등고선도를 작성한다. 등고선도에 있어서, 필요 변형량이 제로인 부분은 높이 제로로 표현되는, 즉 목표형상 데이터(Ft)의 표면(Fts)의 높이가 제로이다. 또한 등고선도에 있어서는 필요 변형량이 큰 워크(W)의 부분일수록 고위로 표현된다. 작성된 등고선도는 출력 디바이스(20)를 통해 작업자에 대해서 출력된다. 이 등고선도를 참조함으로써, 작업자는 워크(W)를 목표형상으로 마무리하기 위해서, 여러가지 검토를 행할 수 있다. 그 결과, 워크(W)는 단시간에 또한 효율 좋게, 목적의 형상으로 마무리된다.

또, 도 9e에 나타내듯이, 중간형상 데이터(Fin)를 목표형상 데이터(Ft)에 겹치면, 가공 예정 영역(WR)에 있어서, 상측 펀치(12a)에 압압되는 중간형상 데이터(Fin)의 표면(Fins)이 목표형상 데이터(Ft)의 표면(Fts)에 대해서 반상측 펀치측(도면 중 하측)에 위치하는 경우가 있다. 즉, 상측 펀치(12a)에 압압될 예정의 중간형상 데이터(Fin)의 표면(Fins)과 그 상측 펀치(12a) 사이에, 목표형상 데이터(Ft)의 표면(Fts)이 존재하는 경우가 있다.

이 경우, 등고선도에 있어서, 가공 예정 영역(WR)은 중간형상으로부터 목표형상으로 할 때까지 필요한 필요 변형량이 마이너스값인 영역으로서 출현한다. 그 때문에 등고선도를 참조해도, 작업자, 특히 경험이 얕은 작업자에게는 가공 예정 영역(WR)을 어떻게 압압해야 할지 판단하기 어렵다.

그래서, 등고선도에 있어서 필요 변형량이 마이너스값인 영역이 존재할 경우, 연산 장치(18)는 이하의 처리를 행하도록 구성되어 있다.

우선, 도 11a에 나타내듯이, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)를 서로 위치 결정하기 위해서 겹쳐진 제1 및 제2위치 결정축(PA1,PA2)에 대한 수선(PL)을 산출한다. 또, 수선(PL), 기준선(CLin)에 있어서의 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1) 사이의 부분, 및 기준선(CLt)에 있어서의 제2시점(S2)과 제2종점(EP2) 사이의 부분은 실질적으로 동일 평면 상에 존재한다.

연산 장치(18)는 그 수선(PL)의 연장 방향으로 중간형상 데이터(Fin)를 평행 이동시킨다. 구체적으로는 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)에 있어서의 제1시점(SP1)과 제1종점(EP1) 사이의 부분이 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt)에 있어서의 제2시점(SP2)과 제2종점(EP2) 사이의 부분에 대해서 접하도록, 중간형상 데이터(Fin)를 목표형상 데이터(Ft)에 대해서 상대적으로 평행 이동시킨다. 예를 들면 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt) 사이의 최대 거리(dHmax)가 산출되고, 그 산출된 거리만큼 중간형상 데이터(Fin)가 평행 이동된다.

이러한 목표형상 데이터(Ft)에 대한 중간형상 데이터(Fin)의 평행 이동 처리에 의해, 도 11b에 나타내듯이, 가공 예정 영역(WR)에 있어서, 상측 펀치(12a)에 압압될 예정의 중간형상 데이터(Fin)의 표면(Fins)이 목표형상 데이터(Ft)의 표면(Fts)에 대해서 상측 펀치측(도면 중 상측)에 위치한다. 이것에 의해 등고선도에 있어서, 가공 예정 영역(WR)은 필요 변형량이 플러스값인 영역으로서 출현한다. 그 결과, 작업자는 등고선도에 의거하여 워크의 가공 예정 영역(WR)을 어떻게 압압해야 할지 판단하기 쉬워진다.

이제부터는 지금까지 설명해 온 변형 가공 지원 시스템(10)의 연산 장치(18)의 동작의 흐름의 일례에 대해서, 도 12에 나타내는 플로챠트를 참조하면서 설명한다.

우선, 스텝 S100에 있어서, 변형 가공 지원 시스템(10)의 연산 장치(18)가 도 3에 나타내는 변형 가공 대상의 워크(W)의 목표형상 데이터(Ft)를 취득한다.

다음에 스텝 S110에 있어서, 연산 장치(18)는 중간형상의 워크(W)에 대해서 3차원 측정을 실행한 3D 레이저 스캐너(14)로부터, 도 4에 나타내는 3차원 측정 데이터(Fm)를 취득한다.

스텝 S120에 있어서, 연산 장치(18)는 중간형상의 워크(W)를 부분촬영한 카메라(16)로부터, 도 6에 나타내는 워크(W)의 부분 촬영 화상(Pr)을 취득한다.

스텝 S130에 있어서, 연산 장치(18)는 스텝 S120에서 취득한 카메라(16)의 촬영 화상(Pr)을 화상 처리한다.

스텝 S140에 있어서, 연산 장치(18)는 화상 처리된 촬영 화상(Pr)으로부터 교차선(CL)(즉 서로 교차하는 제1 및 제2기준선)을 추출하고, 그 기준선형상 데이터(Fcl)를 작성한다.

스텝 S150에 있어서, 연산 장치(18)는 도 7에 나타내듯이, 스텝 S110에서 취득한 중간형상의 워크(W)의 3차원 측정 데이터(Fm)와 스텝 S140에서 작성한 기준선형상 데이터(Fcl)를 합성해서 중간형상 데이터(Fin)를 작성한다.

스텝 S160에 있어서, 연산 장치(18)는 스텝 S100에서 취득한 목표형상 데이터(Ft)에 대해서 스텝 S150에서 작성한 중간형상 데이터(Fin)를 겹치는 겹침 처리를 실행한다.

겹침 처리의 흐름의 일례에 대해서, 도 13에 나타내는 플로챠트를 참조하면서 설명한다.

스텝 S161에 있어서, 연산 장치(18)는 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)과 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)을 서로 위치 결정하기 위해서, 도 9b에 나타내듯이, 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)에 대한 제1위치 결정축(PA1)을 산출한다.

스텝 S162에 있어서, 연산 장치(18)는 도 9d에 나타내듯이, 목표형상 데이터(Ft)의 기준선(CLt)에 대한 제2위치 결정축(PA2)을 산출한다.

스텝 S163에 있어서, 연산 장치(18)는 스텝 S161에서 산출한 제1위치 결정축(PA1)과 스텝 S162에서 산출한 제2위치 결정축(PA2)을 서로 위치 결정함으로써, 도 9e에 나타내듯이, 목표형상 데이터(Ft)에 중간형상 데이터(Fin)를 겹친다(베스트 피트 처리를 행한다).

스텝 S164에 있어서, 연산 장치(18)는 겹쳐지는 중간형상 데이터(Fin)와 목표형상 데이터(Ft) 사이의 차이에 의거하여 워크(W)의 복수의 위치 각각에 대해서 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출한다.

스텝 S165에 있어서, 연산 장치(18)는 스텝 S164에서 산출한 필요 변형량에 의거하여 도 10에 나타내는 등고선도를 작성한다.

스텝 S166에 있어서, 연산 장치(18)는 스텝 S166에서 제작한 등고선도에 있어서, 필요 변형량이 마이너스값인 영역이 존재하지 않는지를 판정한다. 존재하지 않는 경우, 스텝 S170으로 진행한다.

한편, 등고선도에 필요 변형량이 마이너스값인 영역이 존재할 경우, 스텝 S167에 있어서, 연산 장치(18)는 도 11b에 나타내듯이, 목표형상 데이터(Ft)에 대해서 중간형상 데이터(Fin)를 평행 이동시킨다. 이것에 의해 중간형상 데이터(Fin)의 표면(Fins)이 목표형상 데이터(Ft)의 표면(Fts)에 대해서 접한다. 그리고, 스텝 S164로 되돌아가서, 평행 이동 후에 있어서의 겹쳐지는 중간형상 데이터(Fin)와 목표형상 데이터(Ft)에 의거하여 필요 변형량이 재산출된다. 계속되는 스텝 S165에 있어서, 그 재산출된 필요 변형량에 의거하여 등고선도가 재작성된다.

등고선도가 작성되면, 도 12에 나타내듯이, S170에 있어서, 연산 장치(18)는 스텝 S165에서 작성한 등고선도를, 도 1에 나타내는 출력 디바이스(20)를 통해 작업자에게 출력한다.

이러한 본 실시형태에 의하면, 워크(W)의 변형 가공에 있어서, 목표형상까지 필요한 워크(W)의 필요 변형량을 단시간에 또한 고정밀도로 산출할 수 있다.

구체적으로는 도 9e에 나타내듯이, 동일 길이의 제1위치 결정축(PA1)과 제2위치 결정축(PA2)을 서로 위치 결정한다. 그 후에 제1위치 결정축(PA1)을 중심으로 해서 중간형상 데이터(Fin)(그 기준선(CLin))을 회전시켜서 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)에 겹쳐지는 베스트 피트 처리가 실행된다. 이렇게, 베스트 피트시키기 위한 중간형상 데이터(Fin)의 위치 자세의 변경이 제1위치 결정축(PA1)을 중심으로 하는 회전만으로 제한되므로, 중간형상 데이터(Fin)를 목표형상 데이터(Ft)에 단시간에 또한 고정밀도로 겹칠 수 있다.

즉, 이러한 방법에 의하면, 형상이 서로 다른 중간형상 데이터(Fin)의 기준선(CLin)을 목표형상 데이터(Ft)의 대응하는 기준선(CLt)에 베스트 피트시키기 위해서, 그 기준선(CLin)의 위치 자세의 변경이 제한되지 않는 베스트 피트 처리에 비해, 단시간에 또한 고정밀도로, 중간형상 데이터(Fin)를 목표형상 데이터(Ft)에 겹칠 수 있다.

또한 본 실시형태의 경우, 도 7에 나타내는 중간형상 데이터(Fin)는 3D 레이저 스캐너(14)의 3차원 측정 데이터(Fm)와, 카메라(16)의 촬영 화상(Pr)과, 촬영 화상(Pr)으로부터 기준선을 추출해서 기준선형상 데이터(Fcl)를 작성하는 연산 장치(18)의 기준선형상 데이터 작성부(58)와, 3차원 측정 데이터(Fm)와 기준선형상 데이터(Fcl)로부터 중간형상 데이터(Fin)를 작성하는 연산 장치(18)의 중간형상 데이터 작성부(60)에 의해 취득된다. 즉, 이들은 중간형상 데이터 취득부로서 기능한다.

중간형상 데이터를 취득하는 수단으로서 3D 레이저 스캐너(14)를 사용함으로써, 큰 형상의 워크(W)의 중간형상 데이터를 단시간에 작성할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 경우, 중간형상의 워크 상의 복수의 위치 각각의 목표형상까지의 필요 변형량에 의거하여 등고선도를 작성한다. 그 등고선도를 참조한 작업자는 직감적으로 중간형상의 워크 전체의 상태, 이제부터 굽힘 가공을 행해야 할 위치나 그 굽힘 가공량 등의 정보를 알 수 있다.

이상, 상술의 실시형태를 열거하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명의 실시형태는 이것에 한정되지 않는다.

예를 들면 상술의 실시형태의 경우, 3D 레이저 스캐너(14)의 3차원 측정 정밀도가 낮기 때문에, 즉 워크(W) 상의 기준선을 검출할 수 없기 때문에, 그 기준선을 검출하기 위한 수단으로서 카메라(16)가 보완적으로 사용되고 있다. 3D 레이저 스캐너(14)가 워크(W) 상의 기준선을 검출할 수 있는 경우, 즉 3차원 측정 데이터 상에 기준선이 나타내어져 있는 경우, 카메라(16)를 생략하는 것이 가능하다. 즉, 3D 레이저 스캐너(14)가 기준선을 포함하는 워크의 중간형상 데이터를 취득하는 수단으로서 기능한다.

이것에 관해서 말하면, 3D 레이저 스캐너를 사용하지 않고, 카메라에 의해 중간형상의 워크를 복수의 방향으로부터 촬영하고, 그 복수의 촬영 화상 데이터에 의거하여 워크의 중간형상 데이터를 작성하는 것도 가능하다. 구체적으로는 촬영 화상 각각으로부터 워크의 부분형상을 추출하고, 그 추출한 부분형상 데이터를 하나로 합성함으로써 중간형상 데이터를 작성하는 중간형상 데이터 작성부를 연산 장치가 갖는다. 이 경우, 카메라의 촬영 화상으로부터 워크의 부분형상 뿐만 아니라, 워크 상의 기준선의 형상도 추출하는 것이 가능하다. 그 결과, 표면에 기준선을 포함하는 중간형상 데이터를 얻을 수 있다.

또한 상술의 실시형태의 경우, 워크의 변형 가공(복수회의 굽힘 가공)은 프레스 가공기에 의해 실행되고 있지만, 본 발명의 실시형태는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 스피닝 가공 등이어도 좋다. 즉, 본 발명의 실시형태는 광의로는 워크의 일부를 제거하지 않고 그 형상을 변화시키는 워크의 변형 가공에 관한 것이다.

또한, 상술의 실시형태의 경우, 도 3이나 도 5에 나타내듯이, 목표형상 데이터나 워크에 대해서, 복수의 기준선이 격자상으로 형성되어 있지만, 본 발명의 실시형태는 이것에 한정되지 않는다. 본 발명은 기준선이 적어도 1개 있으면 실시 가능하다. 단, 워크에 있어서 변형 가공되는 임의의 가공 예정 영역에 확실하게 기준선이 존재하기 위해서는 기준선을 복수개 형성하는 것이 바람직하고, 또한 격자상으로 형성되는 것이 보다 바람직하다. 예를 들면 두께가 얇은 등의 이유에 의해 더 이상 굽힘 가공할 수 없는 위치의 기준선으로 위치 결정해서 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹침으로써, 워크의 다른 위치 각각의 목표형상까지 필요한 변형량을 산출할 수 있다. 이렇게, 임의의 가공 예정 영역에 있어서의 필요 변형량을 고정밀도로 산출할 수 있다. 따라서, 목표형상 데이터와 워크 각각의 표면의 일부에 기준선을 형성하는 경우에 비해서 워크의 변형 가공의 방식에 관해서 자유도가 향상된다.

또한 상술의 실시형태의 경우, 다음에 변형 가공되는 워크의 가공 예정 영역은 작업자에게 결정되어 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 연산 장치(18)의 필요 변형량 산출부(62)에 의해 산출된 필요 변형량이 최대인 영역을 다음에 변형 가공을 행하는 영역이라고 정의하면, 워크의 변형 가공을 자동화하는 것이 가능하다. 예를 들면 워크의 어느 영역의 변형 가공이 완료되면, 그 워크로부터 얻은 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 겹치고, 목표형상으로 하는데에 필요한 필요 변형량이 가장 큰 워크 상의 위치를 포함하는 영역을 다음 가공 영역으로 결정한다. 그리고, 연산 장치(18)가 가공기(예를 들면 프레스 가공기(12))를 제어하고, 제어된 가공기가 그 결정된 가공 영역을 자동적으로 변형 가공한다. 이것을 반복함으로써, 워크를 목표형상으로 자동적으로 변형 가공하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명의 일양태는 광의로는 워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 시스템으로서, 기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하는 목표형상 데이터 취득부와, 변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하는 중간형상 데이터 취득부와, 기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고, 그 겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하는 필요 변형량 산출부를 갖고, 필요 변형량 산출부가 목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로서, 중간형상 데이터의 기준선 상에 제1시점과 제1종점을 설정하고, 제1시점과 제1종점을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축을 산출하고, 제1시점에 대응하는 제2시점을 목표형상 데이터의 기준선 상에 설정하고, 제2시점으로부터 제1위치 결정축의 길이와 동일한 거리 떨어진 목표형상 데이터의 기준선 상의 점을 제2종점으로서 산출하고, 제2시점과 제2종점을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축을 산출하고, 제1시점과 제2시점이 일치한 상태에서 제1위치 결정축과 제2위치 결정축이 겹쳐지도록 중간형상 데이터와 목표형상 데이터를 겹치고, 겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시키는 변형 가공 지원 시스템이다.

또한 본 발명의 다른 양태는 광의로는 워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 방법으로서, 기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하고, 변형 가공 개시전의 워크의 표면에 대해서 기준선을 표시하고, 변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하고, 기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고, 겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 중간형상의 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하고, 목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로서 중간형상 데이터의 기준선 상에 제1시점과 제1종점을 설정하고, 제1시점과 제1종점을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축을 산출하고, 제1시점에 대응하는 제2시점을 목표형상 데이터의 기준선 상에 설정하고, 제2시점으로부터 제1위치 결정축의 길이와 동일한 거리 떨어진 목표형상 데이터의 기준선 상의 점을 제2종점으로서 산출하고, 제2시점과 제2종점을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축을 산출하고, 제1시점과 제2시점이 일치한 상태에서 제1위치 결정축과 제2위치 결정축이 겹쳐지도록 중간형상 데이터와 목표형상 데이터를 겹치고, 겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시키는 변형 가공 지원 방법이다.

이상과 같이, 본 발명에 있어서의 기술의 예시로서, 실시형태를 설명했다. 그것을 위해, 첨부 도면 및 상세한 설명을 제공했다. 따라서, 첨부 도면 및 상세한 설명에 기재된 구성요소 중에는 과제 해결을 위해 필수인 구성요소 뿐만 아니라, 상기 기술을 예시하기 위해서, 과제 해결을 위해서는 필수가 아닌 구성요소도 포함될 수 있다. 그 때문에 이들 필수가 아닌 구성요소가 첨부 도면이나 상세한 설명에 기재되어 있는 것을 가지고, 즉시, 이들 필수가 아닌 구성요소가 필수이다라는 인정을 해서는 안된다.

또한 상술의 실시형태는 본 발명에 있어서의 기술을 예시하기 위한 것이기 때문에, 특허청구의 범위 또는 그 균등의 범위에 있어서 여러가지 변경, 치환, 부가, 생략 등을 행할 수 있다.

2017년 04월 06일에 출원된 일본 특허출원 제2017-076003호의 명세서, 도면, 및 특허청구의 범위의 개시 내용은 전체로서 참조되어서 본 명세서 내에 받아들여지는 것이다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은 워크의 형상을 변형시키는 변형 가공이면 적용 가능하다.

Claims

워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 시스템으로서,
기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하는 목표형상 데이터 취득부와,
변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하는 중간형상 데이터 취득부와,
기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고, 그 겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하는 필요 변형량 산출부를 갖고,
필요 변형량 산출부가 목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로서,
중간형상 데이터의 기준선 상에 제1시점과 제1종점을 설정하고,
제1시점과 제1종점을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축을 산출하고,
제1시점에 대응하는 제2시점을 목표형상 데이터의 기준선 상에 설정하고,
제2시점으로부터 제1위치 결정축의 길이와 동일한 거리 떨어진 목표형상 데이터의 기준선 상의 점을 제2종점으로서 산출하고,
제2시점과 제2종점을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축을 산출하고,
제1시점과 제2시점이 일치한 상태에서 제1위치 결정축과 제2위치 결정축이 겹쳐지도록 중간형상 데이터와 목표형상 데이터를 겹치고,
겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시키는 변형 가공 지원 시스템.
제 1 항에 있어서,
필요 변형량 산출부가 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 겹친 후, 중간형상 데이터의 기준선에 있어서의 제1시점과 제1종점 사이의 부분이 목표형상 데이터의 기준선에 있어서의 제2시점과 제2종점 사이의 부분에 대해서 접하도록, 제2위치 결정축에 겹쳐지는 제1위치 결정축과 직교하는 방향으로 중간형상 데이터를 평행 이동시키는 변형 가공 지원 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
중간형상 데이터 취득부로서,
워크 전체의 형상을 3차원 측정하는 3D 레이저 스캐너와,
워크 상의 기준선을 촬영하는 카메라와,
카메라의 촬영 화상으로부터 기준선을 추출해서 기준선형상 데이터를 작성하는 기준선형상 데이터 작성부와,
3D 레이저 스캐너의 3차원 측정 데이터와 기준선형상 데이터를 합성해서 중간형상 데이터를 작성하는 중간형상 데이터 작성부를 갖는 변형 가공 지원 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
중간형상 데이터 취득부로서,
중간형상의 워크를 복수의 방향으로부터 촬영하는 카메라와,
카메라에 의해 복수의 방향으로부터 촬영된 복수의 촬영 화상 데이터에 의거하여 중간형상 데이터를 작성하는 중간형상 데이터 작성부를 갖는 변형 가공 지원 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
필요 변형량 산출부에 의해 산출된 워크 상의 복수의 위치 각각의 필요 변형량에 의거하여 등고선도를 작성하는 등고선도 작성부를 갖는 변형 가공 지원 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
목표형상 데이터의 표면 전체 및 워크의 표면 전체에 격자선이 형성됨으로써, 복수의 기준선이 형성되어 있는 변형 가공 지원 시스템.
워크의 변형 가공에 있어서, 워크의 중간형상과 목표형상 사이의 차이에 의거해서 그 중간형상으로부터 목표형상까지 필요한 필요 변형량을 산출하는 변형 가공 지원 방법으로서,
기준선이 표면에 형성되어 있는 워크의 목표형상 데이터를 취득하고,
변형 가공 개시전의 워크의 표면에 대해서 기준선을 표시하고,
변형 가공 중에 기준선이 표면에 표시되어 있는 중간형상의 워크로부터 중간형상 데이터를 취득하고,
기준선끼리를 서로에 대해서 위치 결정함으로써 목표형상 데이터와 중간형상 데이터를 겹치고,
겹쳐지는 목표형상 데이터와 중간형상 데이터 사이의 차이에 의거하여 중간형상의 워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 필요 변형량을 산출하고,
목표형상 데이터와 중간형상 데이터의 겹침으로서,
중간형상 데이터의 기준선 상에 제1시점과 제1종점을 설정하고,
제1시점과 제1종점을 연결하는 직선형상의 제1위치 결정축을 산출하고,
제1시점에 대응하는 제2시점을 목표형상 데이터의 기준선 상에 설정하고,
제2시점으로부터 제1위치 결정축의 길이와 동일한 거리 떨어진 목표형상 데이터의 기준선 상의 점을 제2종점으로서 산출하고,
제2시점과 제2종점을 연결하는 직선형상의 제2위치 결정축을 산출하고,
제1시점과 제2시점이 일치한 상태에서 제1위치 결정축과 제2위치 결정축이 겹쳐지도록 중간형상 데이터와 목표형상 데이터를 겹치고,
겹쳐지는 제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 중심으로 해서 중간형상 데이터를 목표형상 데이터에 대해서 상대적으로 회전시키는 변형 가공 지원 방법.
제 7 항에 있어서,
제1위치 결정축과 제2위치 결정축을 겹친 후, 중간형상 데이터의 기준선에 있어서의 제1시점과 제1종점 사이의 부분이 목표형상 데이터의 기준선에 있어서의 제2시점과 제2종점 사이의 부분에 대해서 접하도록, 제2위치 결정축에 겹쳐지는 제1위치 결정축과 직교하는 방향으로 중간형상 데이터를 평행 이동시키는 변형 가공 지원 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
3D 레이저 스캐너를 이용하여 워크 전체의 형상을 3차원 측정하고,
카메라에 의해 워크 상의 기준선을 촬영하고,
카메라의 촬영 화상으로부터 기준선을 추출해서 기준선형상 데이터를 작성하고,
3D 레이저 스캐너의 3차원 측정 데이터와 기준선형상 데이터를 합성해서 중간형상 데이터를 작성하는 변형 가공 지원 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
카메라에 의해 복수의 방향으로부터 촬영된 중간형상의 워크의 복수의 촬영 화상 데이터에 의거하여 중간형상 데이터를 작성하는 변형 가공 지원 방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
워크 상의 복수의 위치 각각에 대해서 산출된 필요 변형량에 의거하여 등고선도를 작성하는 변형 가공 지원 방법.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
목표형상 데이터의 표면 전체 및 워크의 표면 전체에 격자선이 형성됨으로써, 복수의 기준선이 형성되어 있는 변형 가공 지원 방법.