(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤデータに基づくＣＡＥにより取得された成形品の３次元形状データと、実際に成形された実成形品を測定することにより取得された測定データとに基づいてＣＡＥの精度検証を可能にするＣＡＥ精度提示システムにおいて、
前記ＣＡＤデータを読み込むとともに、複数の条件設定を受け付け、前記ＣＡＤデータ及び前記条件に基づいて成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを生成するＣＡＥ実行部と、
前記ＣＡＤデータに基づいて作成された金型により成形された実成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを取得する３次元形状測定部と、
前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの点群データと、前記３次元形状測定部で取得された３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出する距離算出部と、
前記距離算出部で算出された距離を、前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの精度として使用者に提示する精度提示部とを備え、
前記ＣＡＥ実行部は、多数の点が等間隔に描かれた平らな樹脂シートを成形することにより得られた仮想成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを生成し、
前記３次元形状測定部は、前記樹脂シートを前記金型により成形して得られた前記実成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを取得し、
前記距離算出部は、前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの前記点の座標と、前記３次元形状測定部で取得された３次元形状データの前記点の座標とに基づいて互いに対応する点同士の距離を算出することを特徴とするＣＡＥ精度提示システム。
【請求項２】
請求項１に記載のＣＡＥ精度提示システムにおいて、
前記ＣＡＥ実行部は、多数の前記点に識別情報が付与された前記樹脂シートを成形することにより得られた仮想成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを生成することを特徴とするＣＡＥ精度提示システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＣＡＥ精度提示システムにおいて、
前記精度提示部は、前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データに基づく仮想成形品の形状を表示するとともに、当該仮想成形品上に、前記対応する点同士の距離を色の変化によって表示することを特徴とするＣＡＥ精度提示システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のＣＡＥ精度提示システムにおいて、
前記距離算出部は、複数組の前記対応する点同士の距離の平均値と、距離標準偏差とのうち、少なくとも一方を算出し、
前記精度提示部は、前記平均値と、前記距離標準偏差とのうち、少なくとも一方を使用者に提示することを特徴とするＣＡＥ精度提示システム。
【請求項５】
ＣＡＤデータに基づくＣＡＥにより取得された成形品の３次元形状データと、実際に成形された実成形品を測定することにより取得された測定データとに基づいてＣＡＥの精度検証を可能にするＣＡＥ精度提示方法において、
前記ＣＡＤデータを読み込むとともに、複数の条件設定を受け付け、前記ＣＡＤデータ及び前記条件に基づいて成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを生成するＣＡＥ実行ステップと、
前記ＣＡＤデータに基づいて作成された金型により成形された実成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを取得する３次元形状測定ステップと、
前記ＣＡＥ実行ステップで生成された３次元形状データの点群データと、前記３次元形状測定ステップで取得された３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出する距離算出ステップと、
前記距離算出ステップで算出された距離を、前記ＣＡＥ実行ステップで生成された３次元形状データの精度として使用者に提示する精度提示ステップとを備え、
前記ＣＡＥ実行ステップでは、多数の点が等間隔に描かれた平らな樹脂シートを成形することにより得られた仮想成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを生成し、
前記３次元形状測定ステップでは、前記樹脂シートを前記金型により成形して得られた前記実成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを取得し、
前記距離算出ステップでは、前記ＣＡＥ実行ステップで生成された３次元形状データの前記点の座標と、前記３次元形状測定ステップで取得された３次元形状データの前記点の座標とに基づいて互いに対応する点同士の距離を算出することを特徴とするＣＡＥ精度提示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＥにより取得された３次元形状データと、実成形品を測定することにより取得された測定データとに基づいてＣＡＥの精度検証を可能にするＣＡＥ精度提示システム及びＣＡＥ精度提示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データを読み込んで各種条件設定を行うことによって仮想試作や仮想試験を可能にするＣＡＥ（Computer Aided Engineering）が実際の設計開発現場で用いられている。
【０００３】
特許文献１には、立体モデルを計測して得られた位置データを利用して、正確なＣＡＤデータを取得するＣＡＤデータ処理装置が開示されている。このＣＡＤデータ処理装置では、始めに、ＣＡＤデータによって製品の立体モデルを作成する。その立体モデルの特性について試験を行うとともに、必要に応じて手作業で形状修正を行った後、立体モデルを３次元スキャナで測定し、点群データを取得する。点群データに所定範囲内で適合するように、ＣＡＤデータにおけるパラメータを補正し、新規ＣＡＤデータを得る。ＣＡＤデータにおける複数の単位形状要素のパラメータを立体モデルの測定結果に基づいて補正することにより、立体モデルに対応した正確な新規ＣＡＤデータを取得可能にしている。
【０００４】
また、特許文献２には、３次元スキャンデータを使用する逆設計処理システムが開示されている。特許文献２のシステムでは、３次元スキャンデータから形成された製品の一部分をリモデリングし、３次元スキャンデータから形成された製品の一部分を操作する作業を選択し、この選択された作業に起因した精密度の損失を測定して使用者に示すように構成されている。
【０００５】
また、特許文献３には、参照３次元モデルと、多数の３次元モデルとを比較するモデル比較装置が開示されている。この装置では、参照３次元モデルと、多数の３次元モデルとの間で、幾何学的特性の類似性及び相違性に従って信頼水準を計算し、得られた信頼水準を使用して類似値を計算するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４２１８６号公報
【特許文献２】特開２００７−３０５１３１号公報
【特許文献３】特表２０１７−５０４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば樹脂シートを立体形状の製品に成形する場合を想定すると、製品のＣＡＤデータに基づいてマシニングセンタ等で金型を作成し、この金型によって樹脂シートを成形して製品を得ることができる。製品のＣＡＤデータに基づいて金型を作成する際、材料モデルの設定、樹脂シートの加熱工程の設定、成形工程の設定等、様々な設定を行う必要があり、設定により、金型の形状が微妙に相違することになる。また、通常、複数回の試作と金型の修正作業を繰り返して量産用の金型を作成している。
【０００８】
このように金型の作成には多くの手間がかかるので、ＣＡＤデータに基づいてＣＡＥで仮想試作を行う方法がある。しかし、ＣＡＥを用いた試作であっても、各種条件設定を行う必要があるとともに、最終的に得られた試作結果が、実際の成形により得られた製品の形状と相違しているおそれもある。ＣＡＥにより得られた試作結果が実際の製品の形状と相違していると、ＣＡＥによる試作結果を活かせないことになるので、その精度検証が必要になる。
【０００９】
ところが、特許文献１では、ＣＡＤデータとスキャン測定データとを照合しているが、ＣＡＤデータのスキャン測定データによる補正を行っているだけであり、また、特許文献２では、ＣＡＤデータとスキャン測定データとを照合しているが、データ編集時の精密度の損失を示すだけであるため、特許文献１、２のシステムでは、ＣＡＥにより取得された３次元形状データの精度検証を行うことはできない。
【００１０】
また、特許文献３では、参照３次元モデルと多数の３次元モデルとの間で信頼水準を設定し、類似値を算出しているが、これはデータ検索目的のためであり、精度検証を行うためではない。
【００１１】
ＣＡＥにより取得された３次元形状データの精度検証を行うことができれば、その結果をＣＡＥの条件設定等に反映させることで、ＣＡＥにより更に精度の高い仮想試作を行うことが可能になる。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＣＡＥにより取得された３次元形状データの精度検証を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、ＣＡＥで生成された３次元形状データの点群データと、実成形品の３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出し、その距離をＣＡＥの精度として使用者に提示するようにした。
【００１４】
第１の発明は、ＣＡＤデータに基づくＣＡＥにより取得された成形品の３次元形状データと、実際に成形された実成形品を測定することにより取得された測定データとに基づいてＣＡＥの精度検証を可能にするＣＡＥ精度提示システムを前提とする。
【００１５】
そして、前記ＣＡＤデータを読み込むとともに、複数の条件設定を受け付け、前記ＣＡＤデータ及び前記条件に基づいて成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを生成するＣＡＥ実行部と、前記ＣＡＤデータに基づいて作成された金型により成形された実成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを取得する３次元形状測定部と、前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの点群データと、前記３次元形状測定部で取得された３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部で算出された距離を、前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの精度として使用者に提示する精度提示部とを備え、前記ＣＡＥ実行部は、多数の点が等間隔に描かれた平らな樹脂シートを成形することにより得られた仮想成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを生成し、前記３次元形状測定部は、前記樹脂シートを前記金型により成形して得られた前記実成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを取得し、前記距離算出部は、前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの前記点の座標と、前記３次元形状測定部で取得された３次元形状データの前記点の座標とに基づいて互いに対応する点同士の距離を算出することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、ＣＡＥ実行部が成形品のＣＡＤデータを読み込むとともに、設定さされた複数の条件に基づいて仮想的に成形品の試作を実行し、この成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを生成する。一方、ＣＡＤデータに基づいて金型を作成し、この金型により実成形品を成形し、３次元形状測定部により実成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを取得する。
【００１７】
その後、距離算出部は、ＣＡＥ実行部で生成された仮想試作品の形状を示す３次元形状データに含まれる点群データと、実成形品の形状を示す３次元形状データに含まれる点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出する。両データは３次元データであるため、３次元空間座標により両データの点同士の距離を算出することができる。
【００１８】
そして、算出された距離を、ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの精度として使用者に提示することができる。すなわち、距離算出部で算出された距離が長ければ長いほど、ＣＡＥ実行部で生成された仮想試作品と、実成形品との形状差が大きいということであり、この場合は、ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの精度が低いと判断できる。一方、距離算出部で算出された距離が短ければ短いほど、ＣＡＥ実行部で生成された仮想試作品と、実成形品との形状差が小さいということであり、この場合は、ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの精度が高いと判断できる。
【００１９】
また、多数の点が等間隔に描かれた平らな樹脂シートを成形した成形品には、多数の点が存在することになり、成形時に樹脂シートが延びる部分の点間隔が広く、縮む部分の点間隔が狭くなる。これは仮想成形品であっても、実成形品であっても同じ傾向になる。
【００２０】
ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの点の座標と、３次元形状測定部で取得された３次元形状データの点の座標とに基づいて互いに対応する点同士の距離を算出することで、距離の算出値が正確になる。
【００２１】
第２の発明は、前記ＣＡＥ実行部は、多数の前記点に識別情報が付与された前記樹脂シートを成形することにより得られた仮想成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを生成することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、成形前の樹脂シートに描かれている点に識別情報が付与されているので、成形後に点同士の相対的な位置関係が大きく変化したとしても、識別情報に基づいて元の相対的な位置関係を把握することができる。これにより、ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの点と、３次元形状測定部で取得された３次元形状データの点とのうち、対応する点同士を特定しやすくなり、その後の距離の算出値が正確になる。
【００２３】
第３の発明は、前記精度提示部は、前記ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データに基づく仮想成形品の形状を表示するとともに、当該仮想成形品上に、前記対応する点同士の距離を色の変化によって表示することを特徴とする。
【００２４】
すなわち、対応する点同士の距離はＣＡＥの精度の高低を示しており、例えば対応する点同士の距離が短い場合と長い場合とで色を変えて表示することで、その点におけるＣＡＥの精度を使用者が視覚的に容易に把握することができる。
【００２５】
第４の発明は、前記距離算出部は、複数組の前記対応する点同士の距離の平均値と、距離標準偏差とのうち、少なくとも一方を算出し、前記精度提示部は、前記平均値と、前記距離標準偏差とのうち、少なくとも一方を使用者に提示することを特徴とする。
【００２６】
すなわち、一般的に、複数組の対応する点が存在しており、これらの距離の平均値や標準偏差に基づくことで、精度の全体的な傾向を把握することができる。
【００２７】
第５の発明は、ＣＡＤデータに基づくＣＡＥにより取得された成形品の３次元形状データと、実際に成形された実成形品を測定することにより取得された測定データとに基づいてＣＡＥの精度検証を可能にするＣＡＥ精度提示方法を前提とする。
【００２８】
そして、前記ＣＡＤデータを読み込むとともに、複数の条件設定を受け付け、前記ＣＡＤデータ及び前記条件に基づいて成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを生成するＣＡＥ実行ステップと、前記ＣＡＤデータに基づいて作成された金型により成形された実成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを取得する３次元形状測定ステップと、前記ＣＡＥ実行ステップで生成された３次元形状データの点群データと、前記３次元形状測定ステップで取得された３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出する距離算出ステップと、前記距離算出ステップで算出された距離を、前記ＣＡＥ実行ステップで生成された３次元形状データの精度として使用者に提示する精度提示ステップとを備え、前記ＣＡＥ実行ステップでは、多数の点が等間隔に描かれた平らな樹脂シートを成形することにより得られた仮想成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを生成し、前記３次元形状測定ステップでは、前記樹脂シートを前記金型により成形して得られた前記実成形品の前記点の座標を含む３次元形状データを取得し、前記距離算出ステップでは、前記ＣＡＥ実行ステップで生成された３次元形状データの前記点の座標と、前記３次元形状測定ステップで取得された３次元形状データの前記点の座標とに基づいて互いに対応する点同士の距離を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ＣＡＥ実行部で生成された仮想試作品の形状を示す３次元形状データに含まれる点群データと、実成形品の形状を示す３次元形状データに含まれる点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出し、算出された距離を、ＣＡＥ実行部で生成された３次元形状データの精度として使用者に提示することができるので、ＣＡＥにより取得された３次元形状データの精度検証を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るＣＡＥ精度提示システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るＣＡＥ精度提示システムのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るＣＡＥ精度提示方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、入力条件の設定の詳細を示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、ＣＡＤデータの一例を示し、成形品の端面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ＣＡＤデータの一例を示し、成形品の側面図である。
【図６】図６は、実成形品の素材となる樹脂シートの斜視図である。
【図７】図７は、実成形品の斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、３次元形状測定装置で取得された実成形品の形状を示す点群データを表した端面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、３次元形状測定装置で取得された実成形品の形状を示す点群データを表した側面図である。
【図９】図９は、３次元形状測定装置で取得されたある点の位置を示すデータの形式の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、ＣＡＥ実行時に設定する各種情報の入力用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、仮想の樹脂シートにメッシュ（格子点）を形成した例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、ＣＡＥにより生成された仮想成形品の形状を示す点群データを表した端面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ＣＡＥにより生成された仮想成形品の形状を示す点群データを表した側面図である。
【図１３】図１３は、距離算出部が算出した距離データの形式の一例を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、点同士の距離によって色を変えた出力用データを示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、距離の平均値及び距離標準偏差を含む出力用データを示す図である。
【図１５】図１５は、精度提示ステップで使用者に提示される画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係るＣＡＥ精度提示システム１の構成を示す概略図であり、また、図２は、ＣＡＥ精度提示システム１のブロック図である。図１に示すように、ＣＡＥ精度提示システム１は、制御装置２と、表示部３と、キーボード４と、マウス５と、３次元形状測定装置（３次元形状測定部）６とを備えている。ＣＡＥ精度提示システム１は、ＣＡＤデータに基づくＣＡＥにより取得された成形品の３次元形状データと、実際に成形された実成形品を測定することにより取得された測定データとに基づいてＣＡＥの精度検証を可能にするシステムである。成形品は、例えば樹脂シートを真空成形した真空成形品等を対象とすることができるが、これに限られるものではなく、各種金型を使用した成形品であってもよい。
【００３３】
（３次元形状測定装置の構成）
３次元形状測定装置６は、各種部材の３次元形状を非接触で測定することができる３次元スキャナーであり、従来から周知のものを使用することができる。図２に示すように、３次元形状測定装置６は、例えば、センサヘッド部７と処理部８とを備えた構成とすることができるが、センサヘッド部７と処理部８とを統合して一体化した装置であってもよいし、センサヘッド部７と処理部８とを別体として別々に配置可能な装置であってもよい。
【００３４】
センサヘッド部７は、測定対象物に対して光（レーザー光を含む）を照射する投光部７ａと、測定対象物から反射した光を受光する受光部７ｂとを備えており、投光部７ａ及び受光部７ｂは処理部８に接続されている。センサヘッド部７による３次元形状の測定方法は特に限定されるものではないが、例えばフェーズシフト法（位相シフト法）、空間コード法、ステレオ法、三角測量等の従来から知られている方法を用いることができる。各方法に対応した光を投光部７ａから測定対象物に照射し、そのときに測定対象物から反射した光を受光部７ｂで受光することができる。投光部７ａは処理部８により制御され、また受光部７ｂで受光した光の強度に関する情報は処理部８に出力される。処理部８は、受光部７ｂで受光した光の強度に関する情報に基づいて測定対象物の３次元形状、即ち、測定対象物の表面を構成する各点の３次元座標を取得することができる。
【００３５】
３次元形状測定装置６は、制御装置２と接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。３次元形状測定装置６が制御装置２と接続されている場合には、３次元形状測定装置６で取得された測定対象物の形状を示す点群データを含む３次元形状データを制御装置２に出力することができる。３次元形状測定装置６が制御装置２と接続されていない場合には、３次元形状測定装置６で取得された測定対象物の形状を示す点群データを含む３次元形状データを、各種記憶媒体を介して制御装置２に入力することができる。
【００３６】
（表示部の構成）
表示部３は、例えば液晶ディスプレイ等で構成されており、制御装置２に接続されている。表示部３は、制御装置２によって制御されて各種情報、画像、ユーザーインターフェース画面等を表示して使用者に提示することができる。表示部３には、ＣＡＤデータから生成される成形品の３次元形状、ＣＡＤデータに基づくＣＡＥにより取得された成形品の３次元形状データから生成される当該成形品の３次元形状等も表示可能である。
【００３７】
（入力操作機器の構成）
キーボード４及びマウス５は、各種情報の入力や設定操作を行うための入力操作機器であり、制御装置２に接続されている。キーボード４及びマウス５の操作信号が制御装置２に入力されて使用者がどのような操作を行っているのか、制御装置２で把握可能になっている。入力操作機器は、タッチ操作パネル等であってもよい。
【００３８】
（記憶装置の構成）
記憶装置２１は、例えばハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等で構成されており、各種データを記憶しておくことができるように構成されている。記憶装置２１は、制御装置２の外部に設けられた外部記憶装置であってもよいし、制御装置２の内部に設けられた内部記憶装置であってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。記憶装置２１には、オペレーティングシステムの他、ＣＡＥ精度提示システム１の各機能を実行するためのアプリケーションプログラム、外部から入力されたＣＡＤデータ、各種画像、ＣＡＤアプリケーションプログラム、ＣＡＥアプリケーションプログラム、表計算アプリケーションプログラム等を記憶しておくことができる。必要に応じて、記憶装置２１のデータ等を制御装置２に読み込んだり、制御装置２１で生成されたデータ等を記憶装置２１に記憶しておくことができる。
【００３９】
（制御装置の構成）
制御装置２は、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等で構成することができるが、専用のハードウェアで構成されていてもよい。制御装置２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えており、オペレーティングシステム上で各種アプリケーションプログラムを実行するとともに、入力操作機器の操作状態を反映させて各種演算を行い、演算された結果を記憶装置２１に記憶させたり、表示部３に表示させることができるように構成されている。制御装置２が実行する各種機能は後述するフローチャートに基づいて説明する。
【００４０】
制御装置２は、例えば、ＣＡＥ実行部２２と、距離計算部２３と、精度提示部２４とを備えている。ＣＡＥ実行部２２、距離計算部２３及び精度提示部２４は、制御装置２が各種アプリケーションプログラムを実行することによってソフトウェア的に形成される部分であり、ハードウェア等の実体として存在していなくてもよい。尚、ＣＡＥ実行部２２、距離計算部２３及び精度提示部２４は、ハードウェア等で構成されていてもよい。
【００４１】
詳細は後述するが、ＣＡＥ実行部２２、距離計算部２３及び精度提示部２４の概要について説明する。ＣＡＥ実行部２２は、ＣＡＤデータを読み込むとともに、複数の条件設定を受け付け、ＣＡＤデータ及び受け付けた条件に基づいて成形品の形状を示す点群データを含む３次元形状データを生成する部分である。制御装置２がＣＡＥアプリケーションプログラムを実行することによって成形品の試作を仮想的に行って仮想試作品を生成し、この仮想試作品の３次元形状データを取得する。ＣＡＥアプリケーションプログラムは、樹脂シートの真空成形に対応したプログラムであればよく、汎用のプログラムを用いることもできる。
【００４２】
距離計算部２３は、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データの点群データと、３次元形状測定装置６で取得された３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出する部分である。
【００４３】
精度提示部２４は、距離算出部２３で算出された距離を、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データの精度として使用者に提示する部分である。本実施形態では、表示部３を介して３次元形状データの精度を提示することができる。
【００４４】
（ＣＡＥ精度提示処理）
図３は、ＣＡＥ精度提示システム１を用いて行われるＣＡＥ精度提示方法の処理手順を示すフローチャートである。スタート後のステップＳＡ１では、成形品のＣＡＤデータを制御装置２に入力する。ＣＡＤデータの一例を図５Ａ及び図５Ｂに示す。入力されたＣＡＤデータは記憶装置２１に記憶させておくことができる。ＣＡＤデータは、外部のシステムで作成されたデータであってもよいし、ＣＡＥ精度提示システム１の制御装置２で生成されたデータであってもよい。図示したＣＡＤデータは一例であり、これに限られるものではない。また、ＣＡＤデータの形式は特に限定されない。
【００４５】
ステップＳＡ２では、制御装置２に入力されたＣＡＤデータとは別に、ＣＡＤデータに基づいて成形品を真空成形するための真空成形用の金型を作成する。ＣＡＤデータに基づいて金型を作成する際、材料モデルの設定、樹脂シートの加熱工程の設定、成形工程の設定等、様々な設定を行う。設定を行った後、ＣＡＤデータをマシニングセンタ等の工作機械に入力して成形品の金型を作成することができ、この手法は周知であるため、詳細な説明は省略する。金型の形状は、予め行った試験等に基づいて修正されており、最適な形状とされている。
【００４６】
金型を作成した後、ステップＳＡ３に進む。ステップＳＡ３では、成形品の素材を準備する。図６に示すように、素材は熱可塑性樹脂からなる平らな樹脂シート３０である。樹脂シート３０の厚みや大きさは、成形品の形状や大きさに合わせて予め決定しておく。樹脂シート３０の材料についても成形品に要求される強度等に応じて予め決定しておくことができる。樹脂シート３０の表面には、枠線３１、マーカー３２、多数の点３３等を印刷しておく。枠線３１は矩形状にすることができる。マーカー３２は、枠線３１の外側に一定間隔で配置しておく。点３３は、枠線３１内に、縦横等間隔で配置しておく。隣り合う点３３の間隔は、例えば１ｍｍ程度に設定することができるが、これに限られるものではなく、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の範囲で設定するのが好ましい。成形品が大きくなるほど隣り合う点３３の間隔を広くし、成形品が小さくなるほど隣り合う点３３の間隔を狭くすることができる。樹脂シート３０の色を暗い色、例えば黒等にし、枠線３１、マーカー３２、多数の点３３は明るい色、例えば白等にしておく。
【００４７】
素材を準備した後、ステップＳＡ４に進む。ステップＳＡ４では、ステップＳＡ３で準備した樹脂シートを予め設定された条件で真空成形する。真空成形の条件としては、樹脂シートの加熱温度、型の動作タイミング、成形時間、真空引きのタイミング等があり、これら条件は予め行った試験等によって最適な条件に設定されている。
【００４８】
ステップＳＡ５では真空成形後、図７に示すような実成形品１００を取得する。図７では省略しているが、実成形品１００の表面には、図６で示した点３３が多数存在しており、樹脂シート３０が縮んだところでは隣り合う点３３の間隔が狭まり、樹脂シート３０が伸びたところでは隣り合う点３３の間隔が広がっている。
【００４９】
その後、ステップＳＡ６に進む。ステップＳＡ６では、３次元形状測定装置６により実成形品１００の３次元形状測定を行う。例えば、図１に示すように、実成形品１００を３次元形状測定装置６のセンサヘッド部７の下に置き、センサヘッド部７の投光部７ａから測定用の光を実成形品１００に照射し、実成形品１００の表面から反射した光を受光部７ｂにより受光し、処理部８で形状測定の演算を行う。このステップが３次元形状測定ステップである。
【００５０】
そして、ステップＳＡ７に進み、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、実成形品１００の形状を示す点群データを含む３次元形状データを取得する。データの形式の一例を図９に示しており、ある点の位置をＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標で表示することができる。この点は、ステップＳＡ３で樹脂シート３０に印刷した点３３も含まれる。上記ステップＳＡ２〜ＳＡ７は、樹脂シート３０を実際に真空成形する実成形に関連する処理である。
【００５１】
一方、ステップＳＡ８〜ＳＡ１０はＣＡＥに関連する処理であり、図２に示すＣＡＥ実行部２２で順次実行される。ステップＳＡ８では、ＣＡＤデータを読み込んだ後、入力条件を設定する。具体的には、図４のフローチャートに示しており、スタート後のステップＳＢ１では、シートメッシュ入力データを設定する。シートメッシュとは、図１１に示すように、仮想の樹脂シート３０Ａに形成するメッシュのことである。シートメッシュ入力データの設定時には、ＣＡＥ実行部２２が図１０に示すような入力用ユーザーインターフェース画面４０を生成し、表示部３に表示させる。なお、メッシュではなく、多数の点を形成してもよい。
【００５２】
入力用ユーザーインターフェース画面４０には、メッシュ開始点座標を入力する座標入力部４０ａと、形成するメッシュサイズを入力するメッシュサイズ入力部４０ｂと、シート肉厚を入力するシート肉厚入力部４０ｃとが設けられている。座標入力部４０ａには、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標をそれぞれ入力することが可能である。ここで、Ｘ方向及びＹ方向が仮想の樹脂シート３０Ａの表面に沿った方向であり、Ｚ方向が仮想の樹脂シート３０Ａの厚み方向に沿った方向である。
【００５３】
メッシュサイズ入力部４０ｂには、Ｘ方向の格子点数と、Ｙ方向の格子点数とを個別に入力することができるとともに、格子間隔も入力することができる。格子点数及び格子間隔は、実成形時のステップＳＡ３で印刷した点３３（図６に示す）の個数及び間隔と等しくしておく。
【００５４】
以上のようにしてシートメッシュ入力データを設定した後、図４に示すフローチャートのステップＳＢ２に進む。ステップＳＢ２では、ステップＳＢ１で入力されたデータに基づいて図１１に示すようなシートメッシュを生成する。縦線と横線とが交差する点が格子点であり、格子点はステップＳＡ３で印刷した点３３（図６に示す）に相当している。メッシュを形成しない場合には、点が形成される。
【００５５】
ステップＳＢ２では、全ての格子点に識別情報を付与する。識別情報とは、ある格子点を他の格子点と区別することができる情報であり、例えばＩＤ番号等を挙げることができる。識別情報は、例えば番号、記号、文字等で構成することができ、これらの組み合わせによって構成することもできる。格子点と、その識別情報とは関連付けて記憶装置２１に記憶させておくことができる。
【００５６】
また、ステップＳＢ２では、識別情報が付与された格子点を順番に並べる。識別情報が番号であれば、番号の小さいものから大きいものへ順に格子点を並べることができる。また、例えば右端の一番上に位置する格子点を１番としてもよい。
【００５７】
シートメッシュの生成後、図３に示すフローチャートのステップＳＡ９に進み、ＣＡＥの計算処理を実行して仮想試作を行う。すなわち、ＣＡＥ実行部２２は、多数の格子点に識別情報が付与された仮想の樹脂シート３０Ａを成形することにより得られた仮想成形品の格子点の座標を含む３次元形状データを生成する。このステップがＣＡＥ実行ステップである。ＣＡＥ実行ステップ自体は従来から周知の方法を利用することができる。
【００５８】
その後、ステップＳＡ１０に進み、ＣＡＥにより生成された３次元形状データを取得する。取得された３次元形状データを図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。図１２Ａ及び図１２Ｂでは、格子点を示している。
【００５９】
ステップＳＡ１１では、距離算出部２３が、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データの格子点の座標と、３次元形状測定装置６で取得された３次元形状データの点の座標とに基づいて、互いに対応する点同士の距離を算出する。このとき、互いに対応する１組の点に着目したとき、各点はＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標で特定されているので、これら座標に基づいて、互いに対応する点同士の距離を３次元空間上で算出することができる。図１３は、距離算出部２３が算出した距離データの形式の一例を示す図であり、識別情報に基づいて点毎に距離（図１３における「Ｄｉｓ」）を表示することができる。このステップが距離算出ステップである。距離算出は、全ての点の組について実行する。
【００６０】
ここで、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データを構成する格子点は多数あり、また、３次元形状測定装置６で取得された３次元形状データを構成する点も多数ある。互いに対応する点を求める際、予め識別情報が付与されているので、その識別情報を利用して区別することができる。
【００６１】
また、３次元形状測定装置６で取得された３次元形状データに基づく点群と、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データに基づく点群とを重ね合わせて互いに対応する点を求めることができる。例えば、３次元形状測定装置６で取得された３次元形状データに基づく点と、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データに基づく点との距離が所定以下であり、互いに接近していれば、それら点を互いに対応した点とすることができる。
【００６２】
ステップＳＡ１１で対応する点同士の距離を算出した後、ステップＳＡ１２に進む。ステップＳＡ１２では、出力用データを作成する。出力用データは、点毎に作成することができ、例えば図１４Ａに示すように、距離によって色を変えた形態とすることができる。図１４Ａ中、「Ｒ」は赤、「Ｇ」は緑、「Ｂ」は青のことである。距離が「０」であれば、その点を赤色とし、距離が「２」（ｍｍ）であればその点を緑色とし、距離が「４」であれば、その点を青色にすることができるが、これは着色の一例を示したものであり、例えば、距離が短いほど赤く、長いほど青くすることや、その反対にすること、また、距離が短いほど白く、長いほど黒くすることや、その反対にすることもできる。
【００６３】
また、図１４Ｂに示すように、距離算出部２３は、複数組の対応する点同士の距離の平均値と、距離標準偏差とを算出することができる。平均値と標準偏差とはいずれか一方のみを算出してもよい。距離算出部２３は、その他にも統計的な計算を行うことができる。
【００６４】
その後、図３に示すフローチャートのステップＳＡ１３に進み、表示処理を行う。表示処理は、精度提示部２４が実行する。距離算出部２３で算出された距離が長ければ長いほど、ＣＡＥ実行部２２で生成された仮想試作品と、実際に成形された実成形品との形状差が大きいということであり、この場合は、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データの精度が低いと判断できる。一方、距離算出部２３で算出された距離が短ければ短いほど、ＣＡＥ実行部２２で生成された仮想試作品と、ＣＡＥ実行部２２で生成された実成形品との形状差が小さいということであり、この場合は、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データの精度が高いと判断できる。この判断材料として、ステップＳＡ１２で生成した出力用データに基づく画像を精度提示部２４が生成して表示部３に表示させる。このステップが精度提示ステップである。
【００６５】
図１５に示すように、精度提示部２４は、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データに基づく仮想成形品の形状を表示するとともに、当該仮想成形品上に、対応する点同士の距離を色の変化によってヒートマップ形式で表示する。使用者はこの画像を見ることで、仮想成形品における精度の高い部分と低い部分とを視覚的に把握することができる。
【００６６】
精度提示部２４は、距離算出部２３が前記平均値を算出している場合には前記平均値を表示部３に表示させて使用者に提示することができる。また、精度提示部２４は、距離算出部２３が前記距離標準偏差を算出している場合には前記距離標準偏差を表示部３に表示させて使用者に提示することができる。
【００６７】
（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、ＣＡＥ実行部２２で生成された仮想試作品の形状を示す３次元形状データの点群データと、実際に成形した実成形品の形状を示す３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を距離算出部２３で算出することができる。距離算出部２３で算出された距離を、ＣＡＥ実行部２２で生成された３次元形状データの精度として使用者に提示することができるので、ＣＡＥにより取得された３次元形状データの精度検証を行うことができる。
【００６８】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したように、本発明に係るＣＡＥ精度提示システム及びＣＡＥ精度提示方法は、例えば、樹脂シートを真空成形する場合にＣＡＥの精度検証を行う際に利用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１              ＣＡＥ精度提示システム
６              ３次元形状測定装置（３次元形状測定部）
２２            ＣＡＥ実行部
２３            距離算出部
２４            精度提示部
３０            樹脂シート
３３            点
１００          実成形品
【要約】
【課題】ＣＡＥにより取得された３次元形状データの精度検証を可能にする。
【解決手段】ＣＡＥで生成された３次元形状データの点群データと、３次元形状測定装置６で取得された実成形品の３次元形状データの点群データとのうち、互いに対応する点同士の距離を算出する。算出された距離を、ＣＡＥで生成された３次元形状データの精度として使用者に提示する。
【選択図】図２【図１】
0006694630.tif 000002
【図２】
0006694630.tif 000003
【図３】
0006694630.tif 000004
【図４】
0006694630.tif 000005
【図５Ａ】
0006694630.tif 000006
【図５Ｂ】
0006694630.tif 000007
【図６】
0006694630.tif 000008
【図７】
0006694630.tif 000009
【図８Ａ】
0006694630.tif 000010
【図８Ｂ】
0006694630.tif 000011
【図９】
0006694630.tif 000012
【図１０】
0006694630.tif 000013
【図１１】
0006694630.tif 000014
【図１２Ａ】
0006694630.tif 000015
【図１２Ｂ】
0006694630.tif 000016
【図１３】
0006694630.tif 000017
【図１４Ａ】
0006694630.tif 000018
【図１４Ｂ】
0006694630.tif 000019
【図１５】
0006694630.tif 000020