(57)【要約】【課題】プレス成形品の面歪み分布を正確に測定する。【解決手段】点群が表面に形成された金属板をプレス成形し、プレス成形した後に当該金属板の点群を撮像し、撮像された点群から各点の三次元座標を求め、当該各点の三次元座標を前記金属板の板厚の半分だけオフセットして前記各点の新たな三次元座標を求め、当該各点の新たな三次元座標から各点間のピッチを求め、求めた各点間のピッチをプレス成形される前の金属板における各点間のピッチと比較する。そして、この比較の結果から面歪み分布を測定する。【選択図】            なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
点群が表面に形成された金属板をプレス成形する段階と、
プレス成形した後に当該金属板の点群を撮像する段階と、
撮像された点群から各点の三次元座標を求める段階と、
当該各点の三次元座標を前記金属板の板厚の半分だけオフセットして前記各点の新たな三次元座標を求める段階と、
当該各点の新たな三次元座標から各点間のピッチを求める段階と、
求めた各点間のピッチをプレス成形される前の金属板における各点間のピッチと比較する段階と、
比較の結果から面歪み分布を測定する段階と、
を含むことを特徴とする面歪み分布測定方法。
【請求項２】
前記金属板をプレス成形する段階の前に、
前記金属板の表面に点群を形成する段階と、
当該点群を構成する各点間のピッチを求める段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の面歪み分布測定方法。
【請求項３】
面歪み分布を測定する段階の後に、
当該測定された面歪み分布を表示する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の面歪み分布測定方法。
【請求項４】
前記各点の新たな三次元座標を求める段階は、
当該各点の三次元座標を面データに変換する段階と、
当該面データを前記金属板の板厚の半分だけオフセットする段階と、
オフセットされた面データから前記各点の三次元座標を求める段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の面歪み分布測定方法。
【請求項５】
プレス成形される前の金属板における各点間のピッチはすべて等しいことを特徴とする請求項１に記載の面歪み分布測定方法。
【請求項６】
前記各点の三次元座標は、
それぞれの点の中心座標であることを特徴とする請求項１または４に記載の面歪み分布方法。
【請求項７】
前記各点間のピッチは、
それぞれの点の中心座標間の距離であることを特徴とする請求項１または２に記載の面歪み分布測定方法。
【請求項８】
前記オフセットの方向は、
前記金属板の表面から板厚の中心方向であることを特徴とする請求項１または４に記載の面歪み分布測定方法。
【請求項９】
面歪み分布には、
前記金属板の最大主歪み、最小主歪み、板厚減少率が含まれることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の面歪み分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、等間隔の点群が形成された金属板をプレス成形しその点群の位置から金属板の面歪み分布を測定する面歪み分布測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス成形された部品各部の面歪み分布を自動的に測定する方法として、従来次のような方法が用いられている。
【０００３】
プレス成形前の金属板上に、電解腐食または印刷によって等間隔の点群を形成し、プレス成形後、ＣＣＤカメラなどの撮像手段でその点群を撮像する。そして、この撮像した画像から各点間のピッチを求め、それをプレス成形前の各点間のピッチと比較する。プレス前後における各点間のピッチの相違から各部の面歪み分布を測定する。なお、点群が簡単に形成でき、また、測定精度も向上するように、下記特許文献１では、歪み分布測定用の貼り付けフイルムを用いている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−５８７０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プレス成形された部品に折り曲げ半径の小さい部分が存在すると、その部分では測定された歪み量と実際の歪み量とが大きく異なってしまうという問題がある。たとえば、板厚の減少状態の測定を例にとると、プレス成形によって本来は板厚が減少しているにもかかわらず、凹形状の曲げ成形で曲げ半径が小さい場合には板厚が増加しているかのような結果になる。また、凸形状の曲げ成形では板厚減少が過度に生じているかのような測定結果になる。
【０００６】
図７は、曲げ成形を行った部品とその部品の曲げ成形部Ａを拡大した図である。曲げ成形を行った金属板には中立軸（金属板の内部に発生する応力が０となる架空の線）が存在し、曲げの外側では伸びが、曲げの内側では圧縮の応力が働く。また、板の表面の伸び歪みは、プレスする板材の板厚に起因する幾何学的な歪みを生じる。曲げ成形によりＡ部中立軸の伸び歪み量Ｌが生じた部位では、凸側表面の伸び歪み量はＬ＋２Ｌ１と読み取られるため、実際の伸び歪み量よりも大きく認識され、実際の板厚減少率よりも大きく減少しているかのような結果となる。逆に凹側表面の伸び歪み量はＬ−２Ｌ２と読み取られるため、外観上は各点のピッチが狭まって見える。このため、測定結果はあたかも板厚が増加したかのような表示を行ってしまう。
【０００７】
このような測定結果になってしまうのは、金属板の表面を基準に面歪み分布の測定を行っているためと考えられる。つまり、本来は、金属板の表面の伸び縮みから面歪み分布を測定するのではなく、金属板の中立軸での伸び縮みから面歪み分布を測定すべきである。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を解消するために成されたものであり、プレス成形品の面歪み分布を正確に測定することができる面歪み分布測定方法の提供を目的とする
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる面歪み分布測定方法は、点群が表面に形成された金属板をプレス成形し、プレス成形した後に当該金属板の点群を撮像し、撮像された点群から各点の三次元座標を求め、当該各点の三次元座標を前記金属板の板厚の半分だけオフセットして前記各点の新たな三次元座標を求め、当該各点の新たな三次元座標から各点間のピッチを求め、求めた各点間のピッチをプレス成形される前の金属板における各点間のピッチと比較する。そして、この比較の結果から面歪み分布を測定する。
【００１０】
本発明では、撮像された点群から求めた各点の三次元座標を金属板の板厚の半分だけオフセットすることによって、金属板の中立軸を基準に面歪み分布が測定できるようにしている。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の面歪み分布測定方法によれば、金属板の中立軸を基準に面歪み分布が測定できるようにしたので、プレス成形品の面歪み分布を正確に測定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる面歪み分布測定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の方法を実施する面歪み分布測定装置の概略構成図である。面歪み分布測定装置は、画像処理装置３０とＣＡＤ装置４０から構成される。
【００１３】
画像処理装置３０は、プレス成形後の金属板１０の点群をＣＣＤカメラ２０で撮像し、その撮像した画像からその点群を構成する各点の座標、各点間のピッチを測定する。そして、測定結果をディスプレイ３５上に表示する。
【００１４】
ＣＡＤ装置４０は、プレス成形前の金属板の表面に形成された点群を構成する各点の中心座標、各点間のピッチ、その金属板の板厚を記憶している。また、画像処理装置３０によって求められた各点の座標を入力しそれらの座標を面データに変換する。さらにその面データを金属板の板厚の半分だけオフセットさせ、オフセット後の面データから各点の新たな座標を求める。
【００１５】
図２は、本発明にかかる面歪み分布測定方法の手順を示すフローチャートである。
【００１６】
まず、金属板の表面に点群を形成する。プレス成形される前の金属板は平板であるため、点群はこの平板上に直径３ｍｍの円形マーク（点）を３ｍｍの等ピッチ（円形マークの中心間距離）で形成する。点群の形成は、従来のように、エッチングや特殊印刷によって行う。なお、金属板上に形成される各円形マークの中心座標、円形マーク間のピッチ及びこの金属板の板厚は画像処理装置３０の記憶装置にあらかじめ記憶させておく（Ｓ１）。次に、点群がその表面に形成されている金属板を所定の形状にプレス成形する（Ｓ２）。プレス成形された金属板は所定の位置に固定され、ＣＣＤカメラ２０によってその金属板上の点群が撮像される（Ｓ３）。画像処理装置３０は、撮像された点群の画像から、点群を構成する各点の中心座標を求める。各点の中心座標は公知の画像処理の手法によって求める（Ｓ４）。そして、求めた各点の中心座標を三次元座標データに変換する。画像処理装置３０はプレス成形後の金属板の形状をＣＣＤカメラ２０によって撮像された画像から取得し、その形状データを利用して各点の中心座標を三次元座標データに変換する（Ｓ５）。以上Ｓ３〜Ｓ５のステップの処理は画像処理装置３０が行う。
【００１７】
次に、ＣＡＤ装置４０は、画像処理装置３０で求めた各点の三次元座標データを取得し（Ｓ６）、その三次元座標データを面データに変換する（Ｓ７）。そして、画像処理装置３０から金属板の板厚を取得し、その面データをプレス成形前の金属板の板厚の１／２の距離、その金属板の表面から板厚の中心方向に向けてオフセットする（Ｓ８）。オフセットされた面データから各点の新たな中心座標を求め（Ｓ９）、各点の中心座標を三次元座標データに変換する（Ｓ１０）。以上Ｓ６〜Ｓ１０のステップの処理はＣＡＤ装置４０が行う。
【００１８】
画像処理装置３０は、ＣＡＤ装置４０で変換された三次元座標データを取得し（Ｓ１１）、各円形マーク間のピッチを求める。円形マーク間のピッチは、成形形状に沿う各円形マークの中心座標間の距離である（Ｓ１２）。次に、あらかじめ記憶されているプレス成形される前の金属板に形成された円形マーク間のピッチとプレス成形された後に金属板に存在する円形マーク間のピッチを比較する。なお、本実施の形態ではプレス成形される前の円形マーク間のピッチを実測することなく記憶させたが、プレス成形される前に金属板に形成する円形マーク間のピッチが等しくない場合（円形マーク間のピッチがランダムである場合）には、金属板上に点群を形成した後に円形マーク間のピッチを実測しその測定結果を記憶させておく（Ｓ１３）。そして、最後に、プレス成形後の各円形マーク間のピッチがプレス形成前の各円形マーク間のピッチに対してどの程度広がっているか狭まっているかを演算し、金属板の最大主歪み、最小主歪み、板厚減少率等の面歪み分布を測定する（Ｓ１４）。測定された面歪み分布は、ディスプレイ３５に、たとえば図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような形態で表示される。なお、同図（Ａ）の画像は最大主歪みの測定結果であり、（Ｂ）の画像は最小主歪みの測定結果である（Ｓ１５）。以上Ｓ１１〜Ｓ１５のステップの処理は画像処理装置３０が行う。
【００１９】
以上のように、本発明では、金属板の板厚の半分の距離をオフセットした円形マークの中心座標に基づいて各円形マークの中心座標間の距離を求めているので、板厚の影響を受けることなく各円形マーク間のピッチのずれ量を正確に把握することができ、プレス成形品の面歪み分布を正確に測定することができる。
【００２０】
【実施例】
図５及び図６は、本発明の実施例の説明に供する図である。実施例では、金属板を図５（Ａ）に示すように球頭状にプレス成形した場合と、同図（Ｂ）に示すようにハット状にプレス成形した場合について、従来の手法と、本発明の手法のそれぞれの板厚減少率を求め、その板厚減少率がポイントマイクロメータでの実測値と一致しているか否かを検証した。
【００２１】
その結果を図６に示す。図６（Ａ）は、従来の手法で求めた板厚減少率と、ポイントマイクロメータで実際に測定した結果から求めた板厚減少率の相関を示すグラフである。このグラフを見ればわかるように、板厚減少率が１０％以下の領域ではほとんど相関が取れておらず、従来の手法による測定結果には信頼性がないことがわかる。図６（Ｂ）は、本発明の手法で求めた板厚減少率と、ポイントマイクロメータで実際に測定した結果から求めた板厚減少率の相関を示すグラフである。このグラフを見ればわかるように、板厚減少率の全域に渡って測定結果と実測値とに強い相関関係があることがわかる。したがって、本発明の手法は測定精度に信頼性があり、その測定精度が高精度であることがわかる。
【００２２】
以上の実施例の結果からもわかるように、本発明の面歪み測定方法によれば、プレス成形後の形状が複雑な形状であったとしても、非常に高信頼かつ高精度の面歪み測定結果が得られることがわかる。
【００２３】
本発明の実施の形態は以上のとおりであるが、最後に各請求項における発明の効果は以下の通りである。
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、撮像された点群から求めた各点の三次元座標を金属板の板厚の半分だけオフセットし、金属板の中立軸を基準に面歪み分布が測定できるようにしたので、プレス成形品の面歪み分布を正確に測定することができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、まずプレス成形される前の金属板の表面に点群を形成し、その金属板における各点間のピッチを求めておき、求めておいた各点間のピッチと、その金属板をプレス成形した後に金属板の板厚の半分だけオフセットした点群から得られた各点間のピッチとを比較することによって面歪み分布が測定できるようにしたので、各点間のずれ量を正確に把握することができ、プレス成形品の面歪み分布を正確に測定することができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、測定された面歪み分布を表示することができるようにしたので、面歪みの状態をディスプレイまたはハードコピー上で視覚的に認識することができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、金属板の表面上に存在する各点の三次元座標を面データに変換し、当該面データを金属板の板厚の半分だけオフセットして金属板の中立面上に前記各点を投影させ、この中立面における各点の三次元座標を求めるようにしたので、板厚の影響を受けない面歪み分布の測定が可能となり、プレス成形品の面歪み分布を正確に測定することができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、プレス成形される前の金属板における各点間のピッチをすべて等しくして点群を形成するようにしたので、各点間のずれ量が比較的簡単に測定できる。
【００２９】
請求項６〜８に記載の発明によれば、各点の三次元座標をそれぞれの点の中心座標とし、各点間のピッチをそれぞれの点の中心座標間の距離としたので、各点の中心座標、各点間のピッチを従来の画像処理の手法を適用するだけで容易に求めることができ、また、オフセットの方向は金属板の表面から板厚の中心方向としたので、板厚の影響を受けることなく各点間のずれ量を正確に把握することができ、プレス成形品の面歪み分布を正確に測定することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、金属板の最大主歪み、最小主歪み、板厚減少率を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法を実施する面歪み分布測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明にかかる面歪み分布測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明にかかる面歪み分布測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】面歪み分布の測定結果を示す画像の一例であり、（Ａ）の画像は最大主歪みの測定結果を示し、（Ｂ）の画像は最小主歪みの測定結果を示す。
【図５】本発明の実施例の説明に供する図である。
【図６】本発明の実施例の説明に供する図である。
【図７】曲げ成形を行った部品とその部品の曲げ成形部Ａを拡大した図である。
【符号の説明】
１０…金属板、
２０…ＣＣＤカメラ、
３０…画像処理装置、
３５…ディスプレイ、
４０…ＣＡＤ装置。
【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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