(57)【要約】【課題】製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型の修正情報を再製作に反映させ、修正した金型を高精度かつ容易に再製作することができる重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムを提供する。【解決手段】加工用ＮＣデータ３に基づき金属加工装置１６を用いて金型を加工するＣＡＭシステム１４と、加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データ４を取得する計測システム２０と、計測点群データ４から修正箇所の詳細形状モデルデータ５を生成する部分詳細形状処理手段２２とを備える。ＣＡＭシステム１２は、部分詳細形状処理手段２２から詳細形状モデルデータ５を入力し加工用ＮＣデータ３に重ね合せる重ね合せインターフェース２４を有する。【選択図】図２
2008299489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用ＮＣデータに基づき金属加工装置を用いて金型を加工するＣＡＭシステムと、
前記加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データを取得する計測システムと、
前記計測点群データから前記修正箇所の詳細形状モデルデータを生成する部分詳細形状処理手段と、を備え、
前記ＣＡＭシステムは、前記加工用ＮＣデータに前記詳細形状モデルデータを重ね合せる重ね合せインターフェースを有する、ことを特徴とする重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステム。
【請求項２】
前記部分詳細形状処理手段は、形状生成部と形状抽出部とからなり、
前記形状生成部は、前記修正箇所の計測点群データから当該部分の詳細形状モデルデータを生成するモデルデータ生成手段を有し、
前記形状抽出部は、前記修正箇所の詳細形状モデルデータを当該部分の加工用ＮＣデータに重ね合せる重ね合せ処理手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステム。
【請求項３】
前記モデルデータ生成手段は、局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理手段を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいて修正した金型を再製作するための重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形製品を始めとする各種機械製品は、製品形状の設計、製品の粗形材を作るための金型の設計、金型の加工、金型を用いた製品加工、寸法公差や粗面密度の計測評価等の一連の工程を経て開発されている。この一連の工程においては、３次元ＣＡＤを利用したＣＡＤシステムによる形状モデル設計を基本にして、金型設計、ＣＡＭシステムによるＮＣ加工データの生成、ＮＣ装置による金型の加工がなされ、金型設計やＣＡＭにおいても３次元ＣＡＤの利用により設計作業の効率化が図られている。また、製造部門においては、３次元形状データを利用した機械加工を行うことで製品製造工数の低減など、３次元形状データを扱うＣＡＤシステムは様々な点で有用となっている。
【０００３】
また、板材のプレス加工においては、打ち抜き金型の場合には、一対の刃間の隙間（クリアランス）や上下金型の間隔を板材と同じに保つことが重要といわれており、これらは現場技術者の長年の経験によるノウハウに依存するところが大きい。さらに、金型を利用した自動車部品の生産量は量的にも抜きん出ており、その中でもプレス金型は、生産額も大きく、金型の中での王者とも言われている。そこで、プレス成形製品の生産量を増やす手段として、複数の生産拠点でプレス成形製品を生産することが考えられる。このとき、複数の生産拠点で同一の金型を準備することが重要となる。
【０００４】
また、自動車車体のプレス金型での深絞りの金型は上下一対の金型としわ押えについても、金型設計において重要である。しわ押えは、しわの発生を防止するだけではなく、板に張りを持たせるためにも必要で、成形品の品質は金型で決まるとも言われており、金型の加工には多くのノウハウが存在する分野であり、熟練技術者の長年の経験に依存するところが多い。
【０００５】
プレス成形製品は複数の金型を使用して製品が作られる。これら金型は製品の加工現場で現場技能者が手作業で金型表面を磨いたり、部分的に削ったりした金型、すなわち現場で修正した金型を用いて、製品の加工がなされている。
【０００６】
上述した金型の設計・製作のためのＣＡＤ・ＣＡＭシステムとして、特許文献１〜４が既に開示されている。また、本発明に関連する技術として、非特許文献１、２が発表されている。
【０００７】
特許文献１の「ＮＣデータ作成システム」には、ＣＡＤシステムが作成した形状データに属性マークを付加した属性付加システムと、形状データや加工工程データを属性マーク対応にした加工属性としてＮＣデータを作成するＣＡＭシステムが開示されている。ＣＡＭシステムは、この属性マークに対応づけられた各加工領域の加工情報に従って、加工工具が関係づけられて適用する工具が選択される。
これにより、属性付加システムのもとで各加工領域に対応する加工工程が入力できるので、設計から製作までの効率向上に効果がある。
【０００８】
特許文献２の「情報処理装置、製品の組立工程表示用プログラム、及び製品の組立工程表示方法」では、３次元ＣＡＤを利用した設計・製造方法は、従来の図面ベースの２次元設計に比べ部品同士の干渉チェックや製品形状を視覚的に表現されるため設計効率の向上に役立つことに着目して、部品毎の画像を２次元データのビットマップ画像データを取得して組立てシーンを画像表示し、画像表示のための出力データ量が少なく組立て製造に活用でき、設計から組立て工数の効率化が図られている。
しかし、製品設計で作成した３次元ＣＡＤデータをそのまま組立て製造には利用できないため、製品設計で作成した３次元ＣＡＤデータを組立て製造向けに編集する必要がある。また、３次元ＣＡＤデータを組立て製造向けに編集された３次元編集データは、製作工程の上流側である製品設計部門で設計変更があった場合、その製造向けに編集された３次元ＣＡＤデータが再利用できない問題がある。
【０００９】
特許文献３の「工程設計支援装置」では、製品設計者は３次元ＣＡＤシステムを用いて製品のソリッドモデルを作成するとともに、加工部位に対して加工精度情報を設定した製品モデルを作成し、工程設計者は、注意すべき高精度の加工部位を抽出すべく、加工精度の検索条件を入力すると製品モデルの中から加工部位が検索され、内径、表面粗さなどの加工属性情報を付加できる。工程設計者は、工程制約条件を参照しながら、その加工部位を加工する加工機や工具などを設定できる。これにより加工工程の設計を容易にしている。
【００１０】
特許文献４の「製造向け３次元ＣＡＤデータ生成装置」では、設計作成された製品３次元ＣＡＤデータに基づいて作成された製造情報データと比較しながら変更分の製造情報データを構築し、その製造情報データに基づいて製造向け３次元ＣＡＤデータに変換する製造向け３次元ＣＡＤデータ生成装置を提供することで、設計部門で設計変更があった場合でも、組立て工程指示書を容易に作成できるようにしている。
【００１１】
【特許文献１】特開平６−１４３０９０号公報、「ＮＣデータ作成システム」
【特許文献２】特開２００３−３０８５４５号公報、「情報処理装置、製品の組立工程表示用プログラム、及び製品の組立工程表示方法」
【特許文献３】特開２００４−２８７５７７号公報、「工程設計支援装置」
【特許文献４】特開２００５−２６７４７５号公報、「製造向け３次元ＣＡＤデータ生成装置」
【００１２】
【非特許文献１】Ｏｈｔａｋｅ，Ｙ．，Ｂｅｌｙａｅｖ，Ａ．，ａｎｄ  Ａｌｅｘａ，Ｍ．：“Ｓｐａｒｓｅ  ｌｏｗ−ｄｅｇｒｅｅ  ｉｍｐｌｉｃｉｔ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｗｉｔｈ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｔｏ  ｈｉｇｈ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ，  ｆｅａｔｕｒｅ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，  ａｎｄ  ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ”，Ｅｕｒｏｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｇｅｏｍｅｔｒｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  １４９−１５８（２００５）．
【非特許文献１】Ｏｈｔａｋｅ，Ｙ．，  Ｋａｎａｉ，  Ｔ．，  ａｎｄ  Ｋａｓｅ，  Ｋ．：“Ａ  Ｌａｐｌａｃｉａｎ  Ｂａｓｅｄ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｆｏｒ  Ｆｒｅｅ−Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｐａｒｓｅ  Ｌｏｗ−ｄｅｇｒｅｅ  ＩＭｐｌｉｃｉｔ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ”，ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  １９５−２０３，（２００６）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したようにプレス成形製品を始めとする各種機械製品は、製品形状の設計、製品の粗形材を作るための金型の設計、金型の加工、金型を用いた製品加工、寸法公差や粗面密度の計測評価と一連の工程を経て開発されている。
また、金型製造の最終工程において、製品加工現場でその金型を用いて製品を製作し、熟練した現場技能者が金型に修正を加えることが不可欠となっている。
しかし、製品加工現場で現場技能者が金型表面を磨いたり、削ったりした金型、すなわち現場で修正した金型は、従来そのまま製品の加工に使用され、修正した金型を写真等で修正記録を残すことはあっても、その修正情報を再製作に反映することは従来できなかった。
そのため、同じ金型を複数製作する場合でも、金型毎に同様の修正を繰り返す必要があった。
【００１４】
上述した特許文献１〜特許文献４の従来技術は、設計の上流工程での設計変更を下流工程の金型設計や加工工程設計、ＣＡＭシステムに効率よく反映する装置に関するものであり、修正情報を再製作に反映することはできなかった。
そのため、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型を再製作する手段、すなわち具体的には、修正情報を再製作に反映させて「技能を技術に取り込む手段」、「擦り合せ技術を具体化する手段」が従来から強く望まれていた。
【００１５】
本発明はかかる要望に応えるために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型の修正情報を再製作に反映させ、修正した金型を高精度かつ容易に再製作することができる重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、加工用ＮＣデータに基づき金属加工装置を用いて金型を加工するＣＡＭシステムと、
前記加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データを取得する計測システムと、
前記計測点群データから前記修正箇所の詳細形状モデルデータを生成する部分詳細形状処理手段と、を備え、
前記ＣＡＭシステムは、前記加工用ＮＣデータに前記詳細形状モデルデータを重ね合せる重ね合せインターフェースを有する、ことを特徴とする重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムが提供される。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記部分詳細形状処理手段は、形状生成部と形状抽出部とからなり、
前記形状生成部は、前記修正箇所の計測点群データから当該部分の詳細形状モデルデータを生成するモデルデータ生成手段を有し、
前記形状抽出部は、前記修正箇所の詳細形状モデルデータを当該部分の加工用ＮＣデータに重ね合せる重ね合せ処理手段を有する。
【００１８】
また、前記モデルデータ生成手段は、局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理手段を有する。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムによれば、計測システムによりＣＡＭシステムで加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データを取得し、部分詳細形状処理手段により計測点群データから修正箇所の詳細形状モデルデータを生成することができる。
さらに、ＣＡＭシステムは、前記加工用ＮＣデータに前記詳細形状モデルデータを重ね合せる重ね合せインターフェースを有するので、加工用ＮＣデータとこれに重ね合せた詳細形状モデルデータに基づき金属加工装置を用いて金型を加工することができる。
従って、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型の修正情報を再製作に反映させ、修正した金型を高精度かつ容易に再製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００２１】
図１は本発明による重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムの全体構成図である。
この重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムは、製品の設計から製品の製造にいたる一連の作業工程に対応して、製品設計システム１０、金型設計システム１２、ＣＡＭシステム１４、金型加工装置１６、製品加工装置１８、および計測システム２０を備える。
【００２２】
製品設計システム１０では、３次元の製品形状モデルデータ１を作成し、製品形状モデルＤＢ１１に格納する。
金型設計システム１２では、製品形状モデルデータ１から金型及び金型部品を設計し、金型形状モデルデータ２を金型形状モデルＤＢ１３に格納する。
ＣＡＭシステム１４は、加工工具ＤＢ１５ａとＮＣデータＤＢ１５ｂを用いて、金型加工装置１６を制御し、加工用ＮＣデータ３に基づき金属加工装置１６を用いて金型を加工し製作する。
製品加工装置１８は、プレス装置やインジェクション装置であり、製作した金型を用いて製品を加工する。製品は、例えば、プレス成形製品やインジェクション製品である。
【００２３】
製品加工装置１８による製品加工において、不具合（例えば、しわ、割れの発生）があるときには、不具合を解消するために現場技能者が経験に基づいて修正を加える。この修正手段は、現場技能者の経験により任意に行われる。
計測システム２０は、現場技能者による修正加工後の金型の修正箇所をＣＴスキャン装置などで精密に計測し、計測点群データ４を取得する。この計測点群データ４は、計測点群データＤＢ２１に格納される。
【００２４】
図１において、上述した個々のシステム１０，１２，１４，２０や加工装置１６，１８毎にキーボード／マウス等の入力装置８や表示装置９を設けて対応しても良いし、これらのシステムを統合して各々１台の入力装置８、表示装置９であっても構わない。また、図１の各システムや装置毎にＣＰＵや処理プログラム、データが格納されるメモリを有していても良いし、１台のＣＰＵ装置で実現しても構わない。
【００２５】
上述した重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムでは、製品設計から金型設計、ＣＡＭシステム、金型加工、製品加工、計測システムの過程において、種々のデータベース（ＤａｔａＢａｓｅ：ＤＢ）を介して、各システム、装置間を連携する。
【００２６】
製品形状モデルＤＢ１１には、３次元ＣＡＤシステム（製品設計システム１０）を用いて製品の形状設計を行って作成した製品形状モデルデータ１が格納される。
金型形状モデルＤＢ１３には、製品設計システム１０にて設計された製品を製造するための金型形状モデルデータ２が格納される。この金型形状モデルデータ２は、製品形状モデルデータ１を反転させたデータ群である。この金型形状モデルＤＢ１３には、製品の形状に対応に複数の金型形状モデルデータ２や金型部品情報なども格納されている。金型形状モデルデータ２はＣＡＭシステム１４への入力データとなる。
【００２７】
加工工具ＤＢ１５ａには、切削工具の特性、ドリルの特性などが格納されている。また、切削工具の使用順序、プレス金型の使用順序などの工具制約条件が格納されており、ＣＡＭシステム１４への入力情報となる。
ＮＣデータＤＢ１５ｂには、金属加工装置１６（エンドミルやフライス盤などの切削加工機）の加工用ＮＣデータ３が格納されており、カッターパスに従った切削工具の順序、切削速度、送り速度、切り込み量などの制御データが格納される。
計測点群データＤＢ２１には、製造された金型の修正箇所をＣＴスキャン装置などによって読み取った計測点群データ４が格納されている。この計測点群データ４は、金型の修正箇所の表面上の点のローカル座標データであるのがよい。
【００２８】
本発明による重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムは、上述したＣＡＭシステム１４及び計測システム２０の他に、部分詳細形状処理手段２２及び重ね合せインターフェース２４を備える。
部分詳細形状処理手段２２は、上述した計測点群データ４から修正箇所の詳細形状モデルデータ５を生成する機能を有する。
重ね合せインターフェース２４は、ＣＡＭシステム１４に内蔵される。重ね合せインターフェース２４は、部分詳細形状処理手段２２から詳細形状モデルデータ５を入力し、加工用ＮＣデータ３に重ね合せる機能を有する。
【００２９】
部分詳細形状処理手段２２は、形状生成部２２Ａと形状抽出部２２Ｂとからなる。
形状生成部２２Ａは、金型修正箇所の計測点群データ４から当該部分の詳細形状モデルデータ５を生成するモデルデータ生成手段を有する。このモデルデータ生成手段は、局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理手段を有する。
形状抽出部２２Ｂは、金型修正箇所の詳細形状モデルデータ５を修正箇所の加工用ＮＣデータ３に重ね合せる手段（重ね合せ処理手段）を有する。
【００３０】
部分詳細形状モデルＤＢ２３には、計測点群データＤＢ２１から部分形状モデルデータ４を読み込んで局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理手段によって作成された詳細形状モデルデータ５が格納されている。
【００３１】
図２は、図１の各システムとデータベースとの関係を示す図である。
本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムを構成する部分詳細形状処理手段２２は、部分詳細形状モデルＤＢ２３および計測点群データＤＢ２１を使用する。図１、図２で示した各システムは、上述した各データベース１１，１３，１５ａ，１５ｂ，２１，２３に処理結果のデータを格納・参照する。
【００３２】
図１、図２に示した重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムは、立体同士の集合演算により立体形状を表現するソリッドモデルを取り扱う機能を備えていればよく、従来からのソリッドモデラの機能と同様でよい。また、金型設計システム１２、ＣＡＭシステム１４、計測システム２０などは、従来の各種システムと装置、例えば、特許文献１〜特許文献４で用いられているシステムを用いても良い。
本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムは従来のＣＡＭシステムと連携できるように構成されており、ＣＡＭシステムとの連携は重ね合せインターフェース２４が司る。具体的には、後述する図５において、重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムの動作を説明するが、端末装置から「重ね合せ処理」が指定されたときに本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムを実行する。
【００３３】
図３は金型部品の例であり、表示装置の画面上で、この金型に修正が加えられた印（Ｒから矢印で指された個所）が付けられていることを示している。
【００３４】
図４は本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムによって重ね合せ処理を行うための重ね合せ管理テーブルの例である。この例では、各重ね合せ個所対応に、重ね合せ前の金型形状モデルデータ２と部分詳細形状モデルデータ５の格納場所が登録されており、各々の形状モデルデータ２，５の格納場所（Ａｄｄｒ１，Ａｄｄｒ２）が割当てられている。
【００３５】
図５は本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムの動作フロー図である。
図５において、ＣＡＭシステム１４は金型形状モデルＤＢ１３から金型、あるいは金型部品の形状モデルデータ２を読み込んで（Ｓ１）、その金型形状を表示装置９に表示する（Ｓ１１）。次に、ＣＡＭシステム１４の利用者、すなわちＣＡＭ設計者は加工単位ごとの領域を表示装置９の入力装置、例えばマウスで指定する（Ｓ２１）。ＣＡＭシステム１４はこの領域に対応する形状モデルデータ２を得る（Ｓ２，Ｓ３）。この領域に対して、Ｓ４において端末装置から「重ね合せ処理」が指定される（ＹＥＳ）と、Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７の処理が実行される。この処理はＣＡＭシステム１４と連携動作している重ね合せインターフェース２４を介して形状抽出部２２Ｂが動作する。
【００３６】
すなわち、重ね合せ領域に対応した領域の形状モデルデータ２と部分詳細形状モデルデータ５を金型形状モデルＤＢ１３と部分詳細形状モデルＤＢ２３から抽出して、重ね合せ管理テーブルに登録する（Ｓ５，Ｓ６）。複数の重ね合せ個所に対応する処理が終了すると、この処理時に重ね合せ管理テーブルに基づいて、「重ね合せ属性値」も作成され、金型形状モデルＤＢ１３に格納される。次に、部分詳細形状モデルＤＢ２３から抽出した高精度の形状モデルデータ４に対応して、切削工具、切削速度、切り込み量などのＮＣデータを生成する（Ｓ７）。
【００３７】
Ｓ４において端末装置から「重ね合せ処理」が指定されない（ＮＯ）と、金型設計にて生成された形状モデル２に従って、切削工具、切削速度、切り込み量などのＮＣデータを生成する（Ｓ４１）。
Ｓ８において、次の領域指定が有れば（ＹＥＳ）、Ｓ２に戻り、無い場合（ＮＯ）には、Ｓ９で指定されなかった領域に対して、切削工具、切削速度、切り込み量などのＮＣデータを生成して、終了する。
【００３８】
図６は図１に示した部分詳細形状処理手段２２の形状生成部２２Ａの動作フロー図である。
形状生成部２２Ａは修正後の金型の計測点群データ４が格納されている計測点群データＤＢ２１から計測点群データ４を読み込んで（Ｓ５１）、部分領域毎に局所近似重み平均処理を特徴とした陰関数による詳細形状モデルデータ５を作成し（Ｓ５２）、部分詳細形状モデルＤＢに格納する（Ｓ５３）。
なお、図５、図６に示した実施例においては、陰関数による形状表現データを一括して作成する例を示したが、図５の処理過程で部分詳細形状モデルデータ５が必要になった都度、この部分詳細形状モデル生成手段の形状生成部が動作する方式であっても構わない。
【００３９】
以下、局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理について、説明する。
【００４０】
（モデリングツールとしての陰関数曲面）
近年、より自由度の高い形状表現として，点をベース（Ｐｏｉｎｔ  ｂａｓｅｄ）とした表現手法が注目されている。これをさらに進めて，高々２次か３次の多項式を含む球（又は楕円球）を台（サポート）とするコンパクトな陰関数形式のボリューム（等値面が表面、正領域が内部，負の領域が外部，あるいはその逆）を空間内にばら撒いて表面点群を近似するＳＬＩＭ（Ｓｐａｒｓｅ  Ｌｏｗ−ｄｅｇｒｅｅ  ＩＭｐｌｉｃｉｔ）曲面の利用が提案されている。
【００４１】
ＳＬＩＭ曲線は、従来の三角形パッチや有限要素法のメッシュで用いられているセル内面（及びそれらで仕切られたボリューム要素）のように必ずしも境界において頂点や稜線などの位相要素が一致（適合要素）していなくともよく、非適合（ｎｏｎ−ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ）要素として数値解析できる手法である。
また必ずしも境界をそろえなくてもよいことから自由に移動，変形，追加（以上が形状モデリングにおける基本的な操作）ができるＰｏｉｎｔ  Ｂａｓｅｄの利点を生かしつつ，それよりも，また形状表現の主流である三角形パッチ（区分一次補間：ＰＬ）よりも少ない要素数で形状表現が可能である。また、さらに階層的に組み合わせることにより、形状表現の精度を高めることが可能である。
【００４２】
２次または３次の多項式を含みその有効範囲である球状の台（ｓｕｐｐｏｒｔ）同士をその外では０に近づくようにＧａｕｓｓｉａｎ  ｌｉｋｅな重みをつけて，重複させて足し合わせる（被覆）ことにより、表面を隙間なく埋めることができる。従って、位相的な不具合があったり（穴や重なり），まったくでたらめな三角形の集合（ｐｏｌｙｇｏｎ  ｓｏｕｐ）が入力であってもソリッド化でき、測定ノイズがある場合にはスムージングができるなどの利点がある。
【００４３】
また非適合な被覆法による形状表現であるが，ＳＬＩＭ曲面の合成（最小二乗法を用いてｂｌｅｎｄ）の際にＰａｒｔｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｕｎｉｔｙを満たすように合成することが可能なので（重みの総和が１になるように）離散的なスカラー場やベクトル場（つまり各要素に関数値をセットしたとき）の積分（離散的には和）が発散しないようにも定義できるので，各種数値解析におけるメッシュとしての利用も可能である。
この手法を用いることにより，不完全なソリッドや（表面およびボリューム）測定点群を入力とすることが可能となり，また市販のＣＡＤよりも高速で直感的な変形やモデリング（陰関数表現として式で表現されているので境界表現では失敗しやすい集合演算が頑健にできる）が可能となる。
【００４４】
（ＳＬＩＭ曲面の変形）
図７はＳＬＩＭ曲面の例を示す図である。三角形メッシュでは膨大な三角形が必要な対象でも，サポート球を表面に配置して，この図のような低次の多項式で表現することにより，少ないデータでの細部を保持した表現が可能である。要素としてはサポート球の中心，半径，および近似多項式の３つ組みが最小単位となる。
【００４５】
例えば、サポート球の中心をローカル座標の原点とし、サポート球内の曲面を任意の直交座標系ｘ，ｙ，ｚにおいて、例えば式（１）の陰関数で表すことができる。
ｆ（ｘ、ｙ）＝ｚ−Ｑ（ｘ，ｙ）
＝ｚ−（Ａｘ２＋Ｂｙ２＋Ｃｘｙ＋Ｄｘ＋Ｅｙ＋Ｆ）
＝０・・・（１）
式（１）において、６点以上の計測点群データ４の座標から、６つの係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが求まる。従って、サポート球の中心，半径，および陰関数の近似多項式でサポート球内の曲面を定義することができる。
【００４６】
図８は、ＳＬＩＭ曲面を用いた処理の流れを示す図である。この例では，三角形メッシュの変形でよく使われているスムーズなＬａｐｌａｃｉａｎ（ラプラス）変形（頂点を移動させるが，周りと比べて特出している点は平均的な移動に修正する）をＳＬＩＭ曲面に適用している。
【００４７】
ＳＬＩＭ曲面はＰｏｉｎｔ  Ｂａｓｅｄのように陽には隣接関係（位相情報）を持っていないので，その都度サポートの中心点同士の互いの包含関係でその場限りの連結グラフを作成する（図８Ａ，Ｂ）。これら隣接関係を保持したままサポートの中心点を選んで移動させることによりラプラス変形を行い（図８Ｃ）、その際にオリジナルのＳＬＩＭ曲面に対して，サポートを球から楕円球に拡張して，サポートを局所的に変形し（図８Ｄ、図９），その後にサポート内の多項式を変形する（図８Ｅ）という２段階の処理となっている。これによりダイナミックな変形が細部の形状を保持したまま，リアルタイムに処理が可能となる。
【００４８】
上述した局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理の主な特長は次の通りである。
（１）陰関数による形状表現である。例えば、詳細形状モデルデータ５をサポート（球）の中心位置，半径，および近似多項式の３つで表現する。
（２）局所関数のブレンディングができる。
多数決により内外を決める。縄張り（球）の中心に近いほど影響力が大きい。
（３）２値画像に対する局所陰関数の当てはめができる。
例えば、詳細形状モデルデータ５を球の中心を原点とする局所座標系において、２次多項式で表し、計測点群データ２を用いて、次元と同じ個数の変数を持つ２次多項式を最小二乗法で当てはめることができる。
（４）曲面全体の定義
球が重なっている場所では、ブレンド（重み付き平均化）をする。
【００４９】
上述したように製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型を複数作成するために、本発明では、熟練者の技によって修正された金型の修正個所の形状モデルを高精度で復元し、ＣＡＭシステムにおいて金型加工用のＮＣデータを作成するときに、元の金型形状モデルに対して修正個所に相当する個所に重ね合せる。
これにより、「技能を技術に取り込む」ことが可能となり、今後ますます重要になると予想される「擦り合せ技術」の具体的な実現に近づく。
【００５０】
なお、上述の説明では、本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムを、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正された金型を複数作成するときに適用した例を示したが、試作品の製造など少量の製品を作る場合には、金型を利用せずに製品３次元形状モデルを入力データとして直接製品を作成するためのＮＣデータを生成することになる。その場合には、ＣＡＭシステムへの入力データを金型形状モデルＤＢ１３から製品３次元形状モデルＤＢ１１に切替えれば、本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムがそのまま適用可能である。
【００５１】
上述した、本発明の陰関数による形状表現処理手段によって、
（１）形状欠損部の穴埋めができる、
（２）ブール操作（集合操作）、ブレンディング（混合操作）、モーフィング等各種の形状操作が容易である、
（３）面のスムージングが容易である、
（４）鋭利な特徴が表現できる、
（５）大規模なデータが扱える、などの特長がある。
さらに、
（６）形状の穴埋め処理が高精度でできる、
（７）面のスムージング処理が高速、高精度で行える、
（８）鋭利な特徴を有する形状表現時に好適な結果が得られる、などの有用性がある。
【００５２】
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムの全体構成図である。
【図２】図１の各システムとデータベースとの関係を示す図である。
【図３】金型部品の例を示す図である。
【図４】本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムによって重ね合せ処理を行うための重ね合せ管理テーブルの例である。
【図５】本発明の重ね合わせ修正型ＣＡＤ・ＣＡＭシステムの動作フロー図である。
【図６】図１に示した部分詳細形状処理手段２２の形状生成部２２Ａの動作フロー図である。
【図７】ＳＬＩＭ曲面の例を示す図である。
【図８】ＳＬＩＭ曲面の処理の流れを示す図である。
【図９】楕円球サポートの模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  形状モデルデータ、２  金型形状モデルデータ、
３  加工用ＮＣデータ、
４  計測点群データ、５  詳細形状モデルデータ、
８  入力装置、９  表示装置、
１０  製品設計システム、１１  製品３次元形状モデルＤＢ、
１２  金型設計システム、１３  金型形状モデルＤＢ、
１４  ＣＡＭシステム、１５ａ  加工工具ＤＢ、１５ｂ  ＮＣデータＤＢ、
１６  金型加工装置、１８  製品加工装置、２０  計測システム、
２１  計測点群データＤＢ、２２  部分詳細形状処理手段、
２２Ａ  形状生成部、２２Ｂ  形状抽出部、
２４  重ね合せインターフェース
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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