(57)【要約】【課題】加工面形状と基準面形状との差異が大きい場合であっても、加工面形状と基準面形状とを比較して評価することができ、面形状の評価効率の向上を図ることができる、面形状評価方法及び面形状評価システムを提供する。【解決手段】基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより基準曲率マップＭｔを作成する予備工程Ｓ１０と、加工面形状αの三次元計測データを取得する計測工程Ｓ１と、加工面形状αを模擬した仮想面形状Ｆαを作成するフィッティング工程Ｓ２と、仮想面形状Ｆαを基準面形状と同様に細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより仮想曲率マップＭαを作成するマップ作成工程Ｓ３と、仮想曲率マップＭαと基準曲率マップＭｔとを比較して差分を算出することにより差分曲率マップＭｄを作成する比較工程Ｓ４と、差分曲率マップＭｄを表示する出力工程Ｓ５と、を備えている。【選択図】図２
2015227796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象である加工面形状と評価基準である基準面形状との誤差を表示する面形状評価方法において、
前記基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより基準曲率マップを作成する予備工程と、
前記加工面形状を計測し三次元の計測データを取得する計測工程と、
前記計測データから前記加工面形状を模擬した仮想面形状を作成するフィッティング工程と、
前記仮想面形状を前記基準面形状と同様に細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより仮想曲率マップを作成するマップ作成工程と、
前記仮想曲率マップと前記基準曲率マップとを比較して差分を算出することにより差分曲率マップを作成する比較工程と、
前記差分曲率マップを表示する出力工程と、
を備えることを特徴とする面形状評価方法。
【請求項２】
前記比較工程は、前記基準曲率マップ及び前記仮想曲率マップを正規化した状態で比較して前記差分曲率マップを正規化した状態で作成する、ことを特徴とする請求項１に記載の面形状評価方法。
【請求項３】
前記出力工程は、正規化された状態の前記差分曲率マップを前記仮想面形状に展開して表示する、ことを特徴とする請求項２に記載の面形状評価方法。
【請求項４】
前記出力工程は、前記差分曲率マップを前記加工面形状上に表示する、ことを特徴とする請求項３に記載の面形状評価方法。
【請求項５】
前記フィッティング工程は、パラメトリック曲面を用いて前記仮想面形状を作成する、ことを特徴とする請求項１に記載の面形状評価方法。
【請求項６】
前記基準面形状は、設計データにより作成される面形状、又は、前記加工面形状と比較させたい既存の面形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の面形状評価方法。
【請求項７】
評価対象である加工面形状と評価基準である基準面形状との誤差を表示する面形状評価システムにおいて、
前記基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出した基準曲率マップを記憶する記憶媒体と、
前記加工面形状を三次元的に計測する計測装置と、
該計測装置により取得した計測データに基づいて前記加工面形状を模擬した仮想面形状を作成し、該仮想面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出した仮想曲率マップを作成し、該仮想曲率マップと前記基準曲率マップとを比較して差分を算出した差分曲率マップを作成する演算装置と、
前記差分曲率マップを表示する出力装置と、
を備えることを特徴とする面形状評価システム。
【請求項８】
前記出力装置は、前記差分曲率マップを前記加工面形状上に表示可能な機器である、ことを特徴とする請求項７に記載の面形状評価システム。
【請求項９】
前記計測装置の振動を計測する振動計測装置を備え、前記演算装置は、前記振動計測装置の数値が閾値を超えた場合に前記計測装置の計測を停止し、前記振動計測装置の数値が前記閾値を下回った場合に前記計測装置の計測を再開する、ことを特徴とする請求項７に記載の面形状評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面形状評価方法及び面形状評価システムに関し、特に、曲率を用いて評価対象の面形状と基準面形状との誤差を表示可能な面形状評価方法及び面形状評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船体やタンク等の構造物には、鋼板やアルミ板等の多種多様の金属板が使用されている。最終製品の精度向上を図るためには、金属板の面形状を設計データ通りに製作することが必要である。従来、熟練工が専用治具を用いて面形状を計測・評価していたが、個人差がある、作業にノウハウが必要である、局所的な計測しかできない等の問題があり、面形状評価方法の自動化や標準化が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、曲げ板を三次元計測装置で計測し、その三次元の計測データをコンピュータに取り込んで記憶格納させる三次元計測ステップと、計測データと設計データを比較して、三次元座標におけるＺ軸座標値の差を検証する比較検証ステップとを備えたことを特徴とする造船板曲げシステムが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、計測装置により加工中又は加工済みの曲面形状を計測する段階と、曲面形状の計測データ及び設計データを入力して表面及びポイントを生成する段階と、船体製造工程のマージン部位及び面取り作業の特定の制約条件を反映して、設計された曲面形状と計測された曲面形状とを整合させる曲面整合段階と、曲面間の誤差量を計算する段階と、曲面形状の加工完成度を評価する段階と、を含む曲形部材の加工完成度評価方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４７１６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６９３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１及び２に記載されたように、面形状を三次元計測することにより、加工面の全体を一度に計測することができ、個人差の少ない計測データを取得することができる。また、計測データの座標データを使用することにより、評価対象である加工面が、最終加工面のように設計データ（基準面形状）に近い状態の面形状を有する場合には、基準面形状と一致する多数の座標データを取得することができ、面形状を比較して加工面の精度を評価することができる。
【０００７】
しかしながら、計測データの座標データを使用した場合には、加工中途段階における中間加工面のように、加工面の面形状（加工面形状）と基準面形状との差異が大きい場合には、一致する座標データが少なく、面形状を比較して評価することができない。したがって、基準面形状と比較可能な程度に近似した面形状となるまで面加工しなければならず、面加工のやり直しの回数が増えたり、基準面形状に辿り着くことが困難になったりすることとなる。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑み創案されたものであり、加工面形状と基準面形状との差異が大きい場合であっても、加工面形状と基準面形状とを比較して評価することができ、面形状の評価効率の向上を図ることができる、面形状評価方法及び面形状評価システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、評価対象である加工面形状と評価基準である基準面形状との誤差を表示する面形状評価方法において、前記基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより基準曲率マップを作成する予備工程と、前記加工面形状を計測し三次元の計測データを取得する計測工程と、前記計測データから前記加工面形状を模擬した仮想面形状を作成するフィッティング工程と、前記仮想面形状を前記基準面形状と同様に細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより仮想曲率マップを作成するマップ作成工程と、前記仮想曲率マップと前記基準曲率マップとを比較して差分を算出することにより差分曲率マップを作成する比較工程と、前記差分曲率マップを表示する出力工程と、を備えることを特徴とする面形状評価方法が提供される。
【００１０】
前記比較工程は、前記基準曲率マップ及び前記仮想曲率マップを正規化した状態で比較して前記差分曲率マップを正規化した状態で作成するようにしてもよい。また、前記出力工程は、正規化された状態の前記差分曲率マップを前記仮想面形状に展開して表示するようにしてもよい。さらに、前記出力工程は、前記差分曲率マップを前記加工面形状上に表示するようにしてもよい。また、前記フィッティング工程は、パラメトリック曲面を用いて前記仮想面形状を作成するようにしてもよい。また、前記基準面形状は、設計データにより作成される面形状であってもよいし、前記加工面形状と比較させたい既存の面形状であってもよい。
【００１１】
また、本発明によれば、評価対象である加工面形状と評価基準である基準面形状との誤差を表示する面形状評価システムにおいて、前記基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出した基準曲率マップを記憶する記憶媒体と、前記加工面形状を三次元的に計測する計測装置と、該計測装置により取得した計測データに基づいて前記加工面形状を模擬した仮想面形状を作成し、該仮想面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出した仮想曲率マップを作成し、該仮想曲率マップと前記基準曲率マップとを比較して差分を算出した差分曲率マップを作成する演算装置と、前記差分曲率マップを表示する出力装置と、を備えることを特徴とする面形状評価システムが提供される。
【００１２】
前記出力装置は、前記差分曲率マップを前記加工面形状上に表示可能な機器であってもよい。また、前記面形状評価システムは、前記計測装置の振動を計測する振動計測装置を備え、前記演算装置は、前記振動計測装置の数値が閾値を超えた場合に前記計測装置の計測を停止し、前記振動計測装置の数値が前記閾値を下回った場合に前記計測装置の計測を再開するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明に係る面形状評価方法及び面形状評価システムによれば、評価対象である加工面形状の仮想曲率マップを作成し、評価基準である基準面形状の基準曲率マップを作成し、これらの曲率マップを比較して差分曲率マップを作成することにより、加工面形状の座標データに依拠する必要がなく、加工面形状と基準面形状との差異が大きい場合であっても、加工面形状と基準面形状とを比較して評価することができ、面形状の評価効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る面形状評価システムを示す全体構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る面形状評価方法を示すフロー図である。
【図３】計測工程及びフィッティング工程を示す概念図であり、（ａ）は計測工程、（ｂ）はフィッティング工程、を示している。
【図４】比較工程を示す概念図である。
【図５】差分曲率マップの仮想面形状への展開を示す概念図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る面形状評価方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る面形状評価システムを示す全体構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る面形状評価方法を示すフロー図である。
【００１６】
本発明の第一実施形態に係る面形状評価システム１は、図１及び図２に示したように、評価対象である加工面形状αと評価基準である基準面形状との誤差を表示するシステムであって、基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出した基準曲率マップＭｔを記憶する記憶媒体２と、加工面形状αを三次元的に計測する計測装置３と、計測装置３により取得した計測データに基づいて加工面形状αを模擬した仮想面形状Ｆαを作成し、仮想面形状Ｆαを細分化してメッシュごとに曲率を算出した仮想曲率マップＭαを作成し、仮想曲率マップＭαと基準曲率マップＭｔとを比較して差分を算出した差分曲率マップＭｄを作成する演算装置４と、差分曲率マップＭｄを表示する出力装置５と、計測装置３の振動を計測する振動計測装置６と、を備えている。
【００１７】
加工面形状αは、例えば、鋼板やアルミ板等の金属板、プラスチック等の樹脂板等、種々の部材の表面に形成される平面や曲面等の面形状である。また、加工面形状αは、プレス加工、ロール曲げ加工、加熱曲げ加工、切削加工等の種々の加工方法により形成される。加工面形状αは、設計データにより与えられる基準面形状に近付くように加工される。本実施形態における面形状評価システム１は、加工面形状αと基準面形状との誤差を評価するために使用される。
【００１８】
記憶媒体２は、演算装置４に接続され、演算装置４を介して読み書き可能な磁気ディスクや光学ディスクにより構成される。具体的には、例えば、ハードディスクドライブである。記憶媒体２には、例えば、設計データにより算出される基準曲率マップＭｔを予め作成しておき、基準曲率マップＭｔを記憶しておくことが好ましい。勿論、記憶媒体２に予め設計データを記憶しておき、必要に応じて基準曲率マップＭｔを作成して記憶させるようにしてもよい。なお、基準曲率マップＭｔについては後述する。
【００１９】
計測装置３は、加工面形状αの直交座標系の三次元データを計測可能な三次元計測器であれば、接触式（タッチプローブ式）であってもよいし、非接触式（レーザ式、光学式等）であってもよい。具体的には、例えば、レーザスキャナ、ポイントレーザ、ラインレーザ、ステレオカメラ（多眼カメラ）等である。かかる計測装置３を使用することにより、加工面形状αの全体を一度に計測して三次元の計測データを容易に取得することができる。計測装置３は、例えば、加工面形状αの全体を見渡せる場所に配置される。
【００２０】
演算装置４は、計測装置３により取得された計測データを用いて加工面形状αを模擬した仮想面形状Ｆαを作成したり、仮想面形状Ｆαから仮想曲率マップＭαを作成したり、基準曲率マップＭｔと仮想曲率マップＭαとを用いて差分曲率マップＭｄを作成したりすることができる装置である。具体的には、例えば、いわゆるコンピュータである。演算装置４は、記憶媒体２、計測装置３、出力装置５、振動計測装置６の動作を制御してもよい。なお、演算装置４による仮想面形状Ｆα、仮想曲率マップＭα及び差分曲率マップＭｄの作成については後述する。
【００２１】
出力装置５は、演算装置４により作成された差分曲率マップＭｄを視認可能な状態に出力する外部表示機器である。出力装置５は、例えば、ディスプレイ、プロジェクタ、レーザプロジェクタ、タブレット、スマートフォン、ヘッドマウントディスプレイ、プリンタ等である。なお、出力装置５は、計測装置３と別の機器であってもよいし、計測装置３と兼用可能に構成された機器であってもよい。
【００２２】
また、出力装置５は、差分曲率マップＭｄを加工面形状α上に表示可能な機器であってもよい。例えば、出力装置５に画像を投影可能なプロジェクタやレーザプロジェクタを使用することにより、評価対象である加工面形状α上に差分曲率マップＭｄを表示させることができる。かかる出力装置５を使用することにより、基準面形状と比較して曲率の大きい部分及び曲率の小さい部分を正確に加工面形状α上に指し示すことができる。また、出力装置５として、タブレットやヘッドマウントディスプレイを使用した場合にも、これらの機器を加工面形状α上にかざすことにより、ディスプレイ画面上で加工面形状α上に差分曲率マップＭｄを表示させることができる。
【００２３】
振動計測装置６は、計測装置３の振動を計測する機器である。計測装置３は、工場等の振動を生じやすい場所に配置されている場合がある。計測装置３が振動すると、正確な計測データを得ることができないことから、振動計測装置６が出力する数値（計測値）により、計測処理のＯＮ／ＯＦＦを行う。具体的には、演算装置４が、振動計測装置６の数値が閾値を超えた場合に計測装置３の計測を停止し、振動計測装置６の数値が閾値を下回った場合に計測装置３の計測を再開するように、計測処理のＯＮ／ＯＦＦを制御する。計測の再開は、計測を停止した箇所から開始してもよいし、最初から計測をやり直してもよい。かかる制御により、計測データの精度を向上させることができ、ひいては、仮想曲率マップＭαの精度を向上させることができ、評価精度の向上を図ることができる。なお、計測装置３が振動を生じない場所に配置されている場合には、振動計測装置６を省略するようにしてもよい。
【００２４】
次に、演算装置４の処理内容、すなわち、本発明の第一実施形態に係る面形状評価方法について説明する。ここで、図３は、計測工程及びフィッティング工程を示す概念図であり、（ａ）は計測工程、（ｂ）はフィッティング工程、を示している。図４は、比較工程を示す概念図である。図５は、差分曲率マップの仮想面形状への展開を示す概念図である。
【００２５】
本発明の第一施形態に係る面形状評価方法は、図２に示したように、設計データに基づいて基準面形状を作成した後、基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより基準曲率マップＭｔを作成する予備工程Ｓ１０と、加工面形状αを計測し三次元の計測データを取得する計測工程Ｓ１と、計測データから加工面形状αを模擬した仮想面形状Ｆαを作成するフィッティング工程Ｓ２と、仮想面形状Ｆαを基準面形状と同様に細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより仮想曲率マップＭαを作成するマップ作成工程Ｓ３と、仮想曲率マップＭαと基準曲率マップＭｔとを比較して差分を算出することにより差分曲率マップＭｄを作成する比較工程Ｓ４と、差分曲率マップＭｄを表示する出力工程Ｓ５と、を備えている。これらの工程は、上述した演算装置４により処理される。
【００２６】
計測工程Ｓ１（加工面形状の三次元計測）は、計測装置３により加工面形状αを三次元計測する工程である。かかる工程により、例えば、図３（ａ）に示したように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する直交座標系の計測データを取得することができる。例えば、計測装置３としてレーザスキャナを使用した場合には、図３（ａ）に示したように、加工面形状α上における計測点（図中に●で示した点）の三次元座標を計測データとして取得することができる。
【００２７】
フィッティング工程Ｓ２（加工面形状の曲面フィッティング）は、計測装置３の計測データから、加工面形状αを模擬した仮想面形状Ｆαを作成する工程である。すなわち、加工面形状αを演算装置４上に取り込む工程である。図３（ａ）に示したように、計測データを取り込んだ演算装置４上において、加工面形状αは、計測点の点群として認識されている。この点群を結んで形成される平面の集合体（例えば、ポリゴンメッシュモデル）を仮想面形状Ｆαとして設定することもできる。
【００２８】
しかしながら、計測処理の作業負担やコストを低減しようとすれば、必然的に計測点数が少なくなり、少ない計測点数で加工面形状αに近似した滑らかな面形状を作成することが求められる。そこで、フィッティング工程では、幾何形状モデリング技術として一般的な、ＮＵＲＢＳ曲面、Ｂｅｚｉｅｒ曲面、Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ曲面等のパラメトリック曲面を用いて、計測データやポリゴンメッシュモデルから仮想面形状Ｆαを作成することが好ましい。
【００２９】
なお、これらの幾何形状モデリング技術については、例えば、特開平2011-13784、国際公開第2007/083602、非特許文献“Automatic Reconstruction of B-spline Surfaces of Arbitrary Topological Type”（ SIGGRAPH '96 Proceedings of the 23rd annual conference on Computer graphics and interactive techniques, Pages 325-334, 1996）、非特許文献“Fitting Smooth Surfaces to Dense Polygon Meshes”（SIGGRAPH '96 Proceedings of the 23rd annual conference on Computer graphics and interactive techniques, Pages 313-324, 1996）等に詳しく記載されている。
【００３０】
例えば、Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面を用いて仮想面形状Ｆαを作成すると、図３（ｂ）に示したように、仮想面形状ＦαはＵＶ座標を形成し、図３（ａ）に示した計測点ｄｉ＝（ｘ，ｙ，ｚ）に対応するＢ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面上の点は、ＵＶ座標上の制御点ｐｉ＝（ｕ，ｖ）として表現される。Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面では、計測データにノイズが含まれる場合であっても、滑らかな曲面で近似させることができ、ノイズを低減することができる。
【００３１】
また、Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面である仮想面形状Ｆαは、図３（ｂ）に示したように、平面を構成するＵＶ直交座標系上に投影することができ、Ｕ軸及びＶ軸方向の長さを正規化（０≦ｕ，ｖ≦１）することにより、平面展開かつ正規化された仮想面形状Ｆα′を作成することができる。
【００３２】
ここで、予備工程Ｓ１０は、設計データに基づいて基準曲率マップＭｔを作成する工程である。基準曲率マップＭｔを作成する際には、記憶媒体２に記憶された設計データを用いて、上述したフィッティング工程Ｓ２と同様の処理によって、例えば、Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面により構成される基準面形状を作成（基準面形状の曲面フィッティング）してから、曲率を算出し、基準曲率マップＭｔを作成（基準曲率マップの作成）する。なお、予備工程１１は、計測工程Ｓ１の前に予め処理しておき、基準曲率マップＭｔを記憶媒体２に記憶させておくとよい。
【００３３】
ここで、「曲率マップ」とは、二次元の配列の各要素に曲率を持つデータ構造である。Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面は、ＵＶ座標で三次元形状を表すのに対し、曲率マップにおけるＵＶ座標は直交座標系である（例えば、仮想面形状Ｆα′上に曲率を割り当てたもの）。曲率マップを作成するには、まず、Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面で表された三次元形状に対して、座標（ｕ，ｖ）における曲率を各配列の要素として格納する。例えば、Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面をＵ軸及びＶ軸の各々を1000分割して表した場合、ｕ,ｖの各値は、u=0.001*n(n∈[0,1000]), v=0.001*m(m∈[0,1000])と表される。「曲率マップ」は、これらすべてのｕ,ｖの組み合わせにおける曲率値を格納するものである。
【００３４】
三次元形状である基準面形状の曲率マップ（基準曲率マップＭｔ）を作成するには、例えば、（１）基準面形状を表すＢ−Ｓｐｌｉｎｅ曲面の特定、（２）接ベクトルの算出、（３）単位法線ベクトルの算出、（４）法曲率の算出、（５）主曲率の算出、（６）ガウス曲率又は平均曲率の算出、の処理が必要である。ここで、「接ベクトル」とは、パラメータ（ｕ，ｖ）に関して偏微分したベクトルであり、−ｕ方向と＋ｖ方向の二種類を有している。また、二つの接ベクトルが含まれる平面を「接平面」という。また、「単位法線ベクトル」とは、接ベクトルの外積方向の単位ベクトルである。すなわち、単位法線ベクトルは、接平面に直交することとなる。
【００３５】
この単位法線ベクトルを求めることにより、曲面を法線方向に沿った平面で切ったときの曲線（曲面と平面の交線）の曲率を求めることができる。この曲率を「法曲率」という。また、単位法線ベクトルを軸にして３６０°に渡って法曲率を求めることにより、法曲率の最大値（すなわち、最大主曲率）及び法曲率の最小値（すなわち、最小主曲率）を求めることができる。そして、「ガウス曲率」は、最大主曲率×最小主曲率を意味し、「平均曲率」は、（最大主曲率＋最小主曲率）／２を意味していることから、最大主曲率及び最小主曲率を求めることにより、ガウス曲率及び平均曲率を求めることができる。なお、本実施形態において、「曲率」とは、法線を通る任意の平面により求められる法曲率、ガウス曲率及び平均曲率の全てを含む趣旨である。
【００３６】
このようにして基準面形状を形成することにより、三次元形状の曲率を求めることができる。このとき、基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出することが好ましい。メッシュごとに曲率を算出するには、メッシュの中心点における曲率を代表値として割り当ててもよいし、メッシュに含まれる曲率計算点（例えば、四つの角隅点）の代表値（最小値、最大値、平均値等）を割り当ててもよい。
【００３７】
そして、メッシュごとに曲率を求めた基準面形状をＵＶ直交座標系上で正規化することにより、図４に示したような、基準曲率マップＭｔを作成することができる。ここで、曲率の大きさを塗り潰しの濃淡で表現し、曲率が大きな部分を濃い色、曲率が小さい部分を淡い色で表現している。また、白い部分は、曲率が０の部分を表示している。また、曲率値の正負を＋／−で表示している。「＋」を記入したメッシュは、表面から見て凸な状態を示し、「−」を記入したメッシュは、表面から見て凹な状態を示している。なお、実際上は、例えば、正の曲率値を赤色で表示し、負の曲率値を青色で表示し、曲率値の大小をその濃淡で表示することとなる。
【００３８】
マップ作成工程Ｓ３（仮想曲率マップの作成）は、基準曲率マップＭｔと同様の手順により、図４に示したような、仮想曲率マップＭαを作成する工程である。具体的には、仮想面形状Ｆαから仮想曲率マップＭαを作成する。このとき、メッシュの分割方法及び分割数は、メッシュごとに曲率を比較することになるため、基準曲率マップＭｔと一致させておくことが好ましい。
【００３９】
比較工程Ｓ４（曲率差分のマップの作成）は、仮想曲率マップＭαと基準曲率マップＭｔとを比較して、図４に示したような、差分曲率マップＭｄを作成する工程である。図４に示した差分曲率マップＭｄは、メッシュごとに仮想曲率マップＭαの曲率値から基準曲率マップＭｔの曲率値を差し引くことにより、曲率の差分を算出している。勿論、基準曲率マップＭｔの曲率値から仮想曲率マップＭαの曲率値を差し引くことにより、曲率の差分を算出するようにしてもよい。このように、比較工程Ｓ４において、基準曲率マップＭｔ及び仮想曲率マップＭαをＵＶ直交座標系上で正規化した状態で比較して差分曲率マップＭｄをＵＶ直交座標系上で正規化した状態で作成することにより、仮想曲率マップＭαと基準曲率マップＭｔとを正確に対比して曲率を比較することができ、容易に差分曲率マップＭｄを作成することができる。
【００４０】
出力工程Ｓ５（曲率差分マップの表示）は、差分曲率マップＭｄを作業者が視認できるように外部に表示する工程である。いま、比較工程Ｓ４により作成された差分曲率マップＭｄは、ＵＶ直交座標系上で正規化されたものである。したがって、このまま表示したとしても、作業者は加工面形状αとの対応を検討しなければならない。そこで、出力工程Ｓ５は、正規化された状態の差分曲率マップＭｄを仮想面形状Ｆαに展開して表示することが好ましい。この処理は、図３（ｂ）に示した仮想面形状Ｆαから平面展開かつ正規化された仮想面形状Ｆα′を作成した場合の変換と逆の変換を行うようにすればよい。
【００４１】
そして、対応するメッシュに曲率差分を割り当てることにより、仮想面形状Ｆα上に展開した差分曲率マップＭｄ′を作成することができる。仮想面形状Ｆαは、加工面形状αを模擬したものであることから、実質的に略同一の形状を有しており、この差分曲率マップＭｄ′を表示することにより、作業者は加工面形状αの基準面形状に対する曲率の誤差を容易に把握することができる。
【００４２】
さらに、出力工程Ｓ５は、差分曲率マップＭｄ′を加工面形状α上に表示するようにしてもよい。例えば、プロジェクタ、レーザプロジェクタ、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等の出力装置を使用することにより、加工面形状α上に差分曲率マップＭｄ′を投影することができ、作業者は加工面形状αの基準面形状に対する曲率の誤差を一目瞭然に視認することができ、その場所も正確に特定することができる。
【００４３】
上述した本実施形態に係る面形状評価方法及び面形状評価システムによれば、評価対象である加工面形状αの仮想曲率マップＭαを作成し、評価基準である基準面形状の基準曲率マップＭｔを作成し、これらの曲率マップを比較して差分曲率マップＭｄを作成することにより、加工面形状αの座標データに依拠する必要がなく、加工面形状と基準面形状との差異が大きい場合であっても、加工面形状αと基準面形状とを比較して評価することができ、面形状の評価効率の向上を図ることができる。
【００４４】
次に、本発明の第二実施形態に係る面形状評価方法について、図６を参照しつつ説明する。ここで、図６は、本発明の第二実施形態に係る面形状評価方法を示すフロー図である。なお、上述した第一実施形態に係る面形状評価方法及びシステムと同じ工程又は構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００４５】
本発明の第二実施形態に係る面形状評価方法は、設計データにより作成される面形状ではなく、加工面形状αと比較させたい既存の面形状を基準面形状に選定したものである。具体的には、図６に示したように、予備工程Ｓ１０は、基準面形状を計測し三次元の計測データを取得する計測工程Ｓ１１と、計測データから基準面形状を模擬した仮想基準面形状を作成するフィッティング工程Ｓ１２と、仮想基準面形状を細分化してメッシュごとに曲率を算出することにより仮想曲率マップＭｔを作成するマップ作成工程Ｓ１３と、を有している。
【００４６】
ここで、計測工程Ｓ１１（基準面形状の三次元計測）、フィッティング工程Ｓ１２（基準面形状の曲面フィッティング）及びマップ作成工程Ｓ１３（基準曲率マップの作成）の具体的な処理内容は、それぞれ加工面形状αの計測工程Ｓ１、フィッティング工程Ｓ２及び加工面形状αのマップ作成工程Ｓ３と実質的に同じであるため、これらの詳細な説明を省略する。
【００４７】
かかる第二実施形態に係る面形状評価方法によれば、例えば、加工施工前後の面形状（加工施工前の面形状：基準面形状、加工施工後の面形状：加工面形状）を比較して評価することができ、施工した加工による面形状の曲率変化を把握することができる。また、試作品や既製品のような既存の物品の面形状を基準面形状とすることにより、設計データを有していない場合であっても、加工面形状と基準面形状とを比較して評価することができる。また、加工面形状を有する物品とは異なる物品（例えば、別の板材、自然物等）を基準面形状とすることにより、全体形状が異なる物品であっても、加工面形状と基準面形状とを比較して評価することができる。
【００４８】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１  面形状評価システム
２  記憶媒体
３  計測装置
４  演算装置
５  出力装置
６  振動計測装置
Ｓ１  計測工程（加工面形状）
Ｓ２  フィッティング工程（加工面形状）
Ｓ３  マップ作成工程（加工面形状）
Ｓ４  比較工程
Ｓ５  出力工程
Ｓ１０  予備工程
Ｓ１１  計測工程（基準面形状）
Ｓ１２  フィッティング工程（基準面形状）
Ｓ１３  マップ作成工程（基準面形状）
α  加工面形状
Ｆα  仮想面形状
Ｍｔ  基準曲率マップ
Ｍα  仮想曲率マップ
Ｍｄ  差分曲率マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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