(57)【要約】【課題】手間をかけずに精度良く金型を修正する。【解決手段】３次元測定部２が成形品測定データ２１と金型測定データ２２を求め、補正量算出部３が、金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点、並びにこの補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデル１１の対応点、成形品測定データ２１の対応点及び金型測定データ２２の対応点に基づき、金型ＣＡＤモデル１２の補正量を算出して補正点を求め、形状修正データ作成部４が金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点及び補正点をそれぞれ幾何データ形式のペアに変換して、基準側及び補正側の形状修正データ４１を作成し、形状修正部５が基準側及び補正側の形状修正データ４１を順次対応させて金型ＣＡＤモデル１２の形状を修正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型ＣＡＤモデルから作成された金型と該金型により作成された成形品の形状を測定して、成形品測定データと金型測定データを求める３次元測定部と、
予め設定された上記金型ＣＡＤモデルの補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデルの対応点、上記金型測定データの対応点及び上記成形品測定データの対応点を算出し、上記成形品ＣＡＤモデルの対応点と上記成形品測定データの対応点に基づき成形品誤差量を算出し、上記金型ＣＡＤモデルの補正基準点と上記金型測定データの対応点に基づき金型誤差量を算出し、算出した上記成形品誤差量と上記金型誤差量に基づき上記金型ＣＡＤモデルの補正量を算出して補正点を求める補正量算出部と、
上記金型ＣＡＤモデル上の補正基準点及び補正点を、それぞれ幾何データ形式のペアに変換して、基準側及び補正側の形状修正データを作成する形状修正データ作成部と、
上記基準側及び補正側の形状修正データを順次対応させて、上記金型ＣＡＤモデルの形状を修正する形状修正部とを備えた金型修正システム。
【請求項２】
３次元測定部は、格子若しくは曲線上に規則的に並んだ点群データ、又は任意の位置にランダムに配置された点群データを、成形品測定データと金型測定データとしてを求めることを特徴とする請求項１記載の金型修正システム。
【請求項３】
補正量算出部は、予め設定された金型ＣＡＤモデルの補正基準点に対応する金型測定データの対応点及び成形品測定データの対応点を算出する際に、上記金型測定データ全体及び上記成形品測定データ全体を３角形パッチ又は自由曲面で補間し、上記金型ＣＡＤモデルの補正基準点の面法線ベクトルと上記金型測定データ及び上記成形品測定データの補間された３角形パッチ又は自由空間との交点を、上記金型測定データ及び上記成形品測定データの対応点として算出することを特徴とする請求項１記載の金型修正システム。
【請求項４】
補正量算出部は、金型の加工取り代と成形品の仕上がり目標値を調整する所定の係数を加味して金型誤差量を算出することを特徴とする請求項１記載の金型修正システム。
【請求項５】
形状修正データ作成部は、幾何データ形式のペアとして、補正基準点及び補正点の点と点、点と点を結ぶ直線と直線、又は点と点を結ぶ曲線と曲線に変換することを特徴とする請求項１記載の金型修正システム。
【請求項６】
形状修正部は基準側の形状修正データを補正側の形状修正データに一致させるように金型ＣＡＤモデルの形状を修正することを特徴とする請求項１記載の金型修正システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は金型を修正する金型修正システムに関し、特に３次元測定データを用いて金型を修正する金型修正システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金型修正システムとして、例えば特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１では、成形品測定点と金型測定点の最も近いものを探してそのズレ量を補正量とし、さらに、点群から多面体を構成してナーブス面で滑らかな曲面を新たに生成している。
【０００３】
すなわち、この金型修正システムは、成形品３ＤＣＡＤデータと金型３ＤＣＡＤデータを作成させる設計手段と、上記金型３ＤＣＡＤデータを用いて作製された実物の金型と、該金型によって作製された実物の成形品のそれぞれの形状を測定する形状測定手段と、該測定手段で得た成形品の測定結果を上記成形品３ＤＣＡＤデータに対して位置合わせする位置合わせ手段と、上記成形品測定結果の上記成形品３ＤＣＡＤデータに対する位置ずれ情報を算出する位置ずれ算出手段と、上記成形品測定結果と金型測定結果とを比較して相互の対応関係を求める対応付け手段と、該対応付け手段により求めた対応関係と上記位置ずれ情報とを用いて上記金型測定結果を修正する修正手段と、該修正手段によって修正された金型測定結果から修正版金型３ＤＣＡＤデータを作成する金型３ＤＣＡＤデータ作成手段とを有している。
【０００４】
また、この金型修正システムでは、例えば、上記成形品測定結果は所定間隔で測定された成形品測定点群であり、上記金型測定結果は所定間隔で測定された金型測定点群であり、上記位置ずれ算出手段は、該成形品測定点群の各点毎に、成形品３ＤＣＡＤデータとのずれ量及びずれ方向を示すベクトル情報を算出するものであり、上記対応付け手段は、該成形品測定点群の各点毎に、その点に対応する金型測定点群の点を求めるものであり、上記金型修正手段は、金型測定点群の各点を、その点に対応する成形品測定点群の点について上記位置ずれ算出手段によって算出されている位置ずれの分だけ移動させるものであり、上記金型３ＤＣＡＤデータ作成手段は、上記金型修正手段による修正後の金型測定点群の各点を繋いでポリゴンモデルを作成し、該ポリゴンモデルに基づいてナーブス面を作成し、該ナーブス面に基づいて修正版金型３ＤＣＡＤデータを作成するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９５６７号公報（段落番号０００９，００１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の金型修正システムは以上のように構成され、上記特許文献１の方法では、成形品測定点と金型測定点の最も近いものを探してそのズレ量を補正量としているが、測定点群の位置や個数に依存するため適切な補正量が得られる保証がないという課題があった。
また、補正後の点群から元の金型曲面とは無関係に新たな曲面を生成する方法をとっているが、金型全体に滑らかな曲面を作るためには領域を分割して部分曲面を作成し、それらを滑らかにつなぎ合わせるという多大な手間を要するという課題があった。
さらに、このような曲面作成方法では、成形品の設計形状及び設計精度を保つ保証がないという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、手間をかけずに精度良く金型を修正することができる金型修正システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る金型修正システムは、金型ＣＡＤモデルから作成された金型と該金型により作成された成形品の形状を測定して、成形品測定データと金型測定データを求める３次元測定部と、予め設定された上記金型ＣＡＤモデルの補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデルの対応点、上記金型測定データの対応点及び上記成形品測定データの対応点を算出し、上記成形品ＣＡＤモデルの対応点と上記成形品測定データの対応点に基づき成形品誤差量を算出し、上記金型ＣＡＤモデルの補正基準点と上記金型測定データの対応点に基づき金型誤差量を算出し、算出した上記成形品誤差量と上記金型誤差量に基づき上記金型ＣＡＤモデルの補正量を算出して補正点を求める補正量算出部と、上記金型ＣＡＤモデルの補正基準点及び補正点を、それぞれ幾何データ形式のペアに変換して、基準側及び補正側の形状修正データを作成する形状修正データ作成部と、上記基準側及び補正側の形状修正データを順次対応させて、上記金型ＣＡＤモデルの形状を修正する形状修正部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明により、手間をかけずに精度良く金型を修正することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による金型修正システムの構成を示すブロック図である。この金型修正システムは、３次元設計部１、３次元測定部２、補正量算出部３、形状修正データ作成部４、形状修正部５及び金型加工部６を備えている。
【００１１】
３次元設計部１は、成形品ＣＡＤモデル１１を作成すると共に、作成した成形品ＣＡＤモデル１１を反転して収縮率や抜き勾配等の生産要件を加味した金型ＣＡＤモデル１２を作成する。
【００１２】
３次元測定部２は、金型ＣＡＤモデル１２から作成された現物の金型６１とその金型６１により作成された成形品６２の形状を測定して、成形品測定データ２１と金型測定データ２２を求める。これらの測定データは、倣い測定等による点列データであっても、スキャン等の非接触測定によるランダムな点群データであってもかまわない。また、点群データとしては、例えば、格子若しくは曲線上に規則的に並んだ点群データ、又は任意の位置にランダムに配置された点群データである。
【００１３】
補正量算出部３は、予め設定された金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデル１１の対応点、金型測定データ２２の対応点及び成形品測定データ２１の対応点を算出し、成形品ＣＡＤモデル１１の対応点と成形品測定データ２１の対応点に基づき成形品誤差量を算出し、金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点と金型測定データ２２の対応点に基づき金型誤差量を算出し、算出した成形品誤差量と金型誤差量に基づき金型補正量を算出して、金型ＣＡＤモデル１２の補正点を求めて補正量データ３１として格納する。
【００１４】
形状修正データ作成部４は、金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点及び補正点を、それぞれ幾何データ形式のペアに変換して、それぞれ基準側及び補正側の形状修正データ４１を作成する。この場合、形状修正データ作成部４は、変換する幾何データ形式のペアとして、補正基準点及び補正点の点と点、点と点を結ぶ直線と直線、又は点と点を結ぶ曲線と曲線に変換する。幾何データ形式のペアとして、点を採用するか、直線を採用するか、曲線を採用するかは、対象としている成形品６２の形状や精度によって決めれば良い。
【００１５】
形状修正部５は、基準側及び補正側の形状修正データ４１を順次対応させて、金型ＣＡＤモデル１２の形状を修正し修正金型ＣＡＤモデル５１を作成する。この場合、形状修正部５は、基準側の形状修正データ４１を補正側の形状修正データ４１に一致させるように金型ＣＡＤモデル１２の形状を修正する。
【００１６】
金型加工部６は、形状修正部５により作成された修正金型ＣＡＤモデル５１に基づき、ＮＣ加工用データを作成して現物の金型６１を加工する。
【００１７】
次に動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１による金型修正システムの処理を示すフローチャートである。ステップＳＴｌにおいて、設計者により金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上に補正基準点が設定される。
【００１８】
図３は金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上に設計者により設定された補正基準点の例を示す図である。この設定成方法はＣＡＤの対話操作又はプログラムによる自動計算のどちらでもかまわない。設定される補正基準点は形状修正前の基準位置を示すものであり、その配置位置と個数を適切に設定することによって修正後の金型ＣＡＤモデル１２の形状をコントロールするものである。なお、図３では、金型ＣＡＤモデル１２の一部の金型曲面を表現しているが、実際には金型ＣＡＤモデル１２全体の金型曲面上に補正基準点が設定される。
【００１９】
図２のステップＳＴ２において、補正量算出部３は設計者により設定された金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデル１１の成型品曲面上の対応点を算出する。
【００２０】
図４は補正量算出部３により算出された金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデル１１の成型品曲面上の対応点の例を示す図である。図４に示す例では、補正量算出部３は、金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点の面法線ベクトルと成形品ＣＡＤモデル１１の成型品曲面上の交点を、対応点として算出している。
【００２１】
図２のステップＳＴ３において、補正量算出部３は設計者により設定された金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点に対応する金型測定データ２２の対応点を算出する。
【００２２】
図５は補正量算出部３により算出された金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点に対応する金型測定データ２２の対応点の例を示す図である。図５に示す例では、補正量算出部３は、金型測定データ２２全体を３角形パッチで補間し、金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点の面法線ベクトルと金型測定データ２２の補間された３角形パッチとの交点を、金型測定データ２２の対応点として算出している。この場合、補正量算出部３は、３角形パッチによる補間に限らず、ナーブス（ＮＵＲＢＳ）のような自由曲面で補間しても良い。
【００２３】
図２のステップＳＴ４において、補正量算出部３は、上記ステップＳＴ３と同様にして、設計者により設定された金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点に対応する成形品測定データ２１の対応点を算出する。この場合、補正量算出部３は、成形品測定データ２１全体を３角形パッチで補間し、金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の補正基準点の面法線ベクトルと成形品測定データ２１の補間された３角形パッチとの交点を、成形品測定データ２１の対応点として算出する。
【００２４】
図６は設定された金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点と算出された成形品ＣＡＤモデル１１、金型測定データ２２、成形品測定データ２１の各対応点との関連を説明する図である。上記ステップＳＴｌ〜ＳＴ４の処理を行うことにより、金型ＣＡＤモデル１２の金型曲面上の各々の補正基準点の法線ベクトル上に、成形品ＣＡＤモデル１１と金型測定データ２２と成形品測定データ２１の各対応点が整列して算出される。この方法によれば、成形品ＣＡＤモデル１１の対応点と金型測定データ２２の対応点と成形品測定データ２１の対応点は、常に金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点に追随し法線ベクトル上に整列する。
【００２５】
図２のステップＳＴ５において、補正量算出部３は、上記ステップＳＴ２で算出した成形品ＣＡＤモデル１１の対応点と上記ステップＳＴ４で算出した成形品測定データ２１の対応点に基づき成形品誤差量を算出し、上記ステップＳＴ１で設定した金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点と上記ステップＳＴ３で算出した金型測定データ２２の対応点に基づき金型誤差量を算出し、算出した成形品誤差量と金型誤差量に基づき、次の式を使用して金型ＣＡＤモデル１２の補正量を算出して金型ＣＡＤモデル１２の補正点を求めて補正量データ３１として格納する。
補正量＝（成形品誤差量×係数１＋金型誤差量×係数２＋加工取り代）×係数３
上記式において、係数１、係数２、係数３により成形品６１の仕上がり目標値を調整することができる。このようにして、補正量算出部３は全ての補正基準点について上記ステップＳＴ２〜ＳＴ５の処理を行うことにより、金型ＣＡＤモデル１２の補正量を算出して金型ＣＡＤモデル１２の補正点を求める。
【００２６】
図７は算出された金型ＣＡＤモデル１２の補正量と補正点を説明する図である。図７に示すように、図６に示す法線ベクトル上で補正基準点を算出した補正量だけ移動した点が金型ＣＡＤモデル１２の補正点となる。
【００２７】
この発明における金型６１の形状修正は、補正基準点を補正点に一致するように金型ＣＡＤモデル１２全体を同時に変形させるものであり、そのために、設定した補正基準点と求めた補正点を幾何データ形式に変換する必要がある。
【００２８】
図２のステップＳＴ６において、形状修正データ作成部４は補正基準点をＣＡＤが読み取れる「点」という幾何データ形式に変換して基準側の形状修正データ４１を作成してファイルに格納する。なお、データ形式としては、ＩＧＥＳ、ＳＴＥＰのような汎用のＣＡＤデータ交換フォーマットでも良いし、ＣＡＤシステム固有のデータフォーマットでも良い。
【００２９】
ステップＳＴ７において、形状修正データ作成部４は、上記ステップＳＴ６と同様にして、補正点をＣＡＤが読み取れる「点」という幾何データ形式に変換して補正側の形状修正データ４１を作成してファイルに格納する。ファイルに格納する幾何データの種類は、上記ステップＳＴ６と同様に、点、直線又は曲線とする。
【００３０】
図８は形状修正データの一例を示す図である。形状修正データ作成部４は幾何データ形式の形状修正データ４１として、補正基準点及び補正点の点と点、点と点を結ぶ直線と直線、又は図８に示すように点と点を結ぶ曲線と曲線に変換する。直線と直線又は曲線と曲線に変換した場合には、その直線部分又は曲線部分は金型ＣＡＤモデル１２の変形後もそのまま維持される。
【００３１】
図２のステップＳＴ８において、形状修正部５は、上記ステップＳＴ６で作成した基準側の形状修正データ４１と上記ステップＳＴ７で作成した補正側の形状修正データ４１をファイルの先頭から点、直線又は曲線で順次対応させて、基準側の形状修正データ４１を補正側の形状修正データ４１に一致させるように、金型ＣＡＤモデル１２の形状を修正し修正金型ＣＡＤモデル５１を作成する。なお、このステップＳＴ８における形状修正処理は既存のＣＡＤ製品を使って実現しても良い。
【００３２】
以上のように、この実施の形態１によれば、３次元測定部２が金型ＣＡＤモデル１２から作成された金型６１と金型６１により作成された成形品６２の形状を測定して、成形品測定データ２１と金型測定データ２２を求め、補正量算出部３が、予め設定された金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデル１１の対応点、金型測定データ２２の対応点及び成形品測定データ２１の対応点を算出し、成形品ＣＡＤモデル１１の対応点と成形品測定データ２１の対応点に基づき成形品誤差量を算出し、金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点と金型測定データ２２の対応点に基づき金型誤差量を算出し、算出した成形品誤差量と金型誤差量に基づき金型ＣＡＤモデル１２の補正量を算出して補正点を求め、形状修正データ作成部４が金型ＣＡＤモデル１２の補正基準点及び補正点を、それぞれ幾何データ形式のペアに変換して、基準側及び補正側の形状修正データ４１を作成し、形状修正部５が基準側及び補正側の形状修正データ４１を順次対応させて、金型ＣＡＤモデル１２の形状を修正することにより、補正基準点の位置と個数を所望の精度に対応して任意に設定でき、金型ＣＡＤモデル１２全体を一気に修正することができるので、手間をかけずに精度良く金型を修正することができるという効果が得られる。
また、これにより、金型修正回数を削減し金型制作期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１による金型修正システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による金型修正システムの処理を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による金型修正システムにおいて金型ＣＡＤモデルの金型曲面上に設定された補正基準点の例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による金型修正システムの補正量算出部により算出された金型ＣＡＤモデルの金型曲面上の補正基準点に対応する成形品ＣＡＤモデルの成型品曲面上の対応点の例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による金型修正システムの補正量算出部により算出された金型ＣＡＤモデルの金型曲面上の補正基準点に対応する金型測定データの対応点の例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による金型修正システムにおいて設定された金型ＣＡＤモデルの補正基準点と算出された成形品ＣＡＤモデル、金型測定データ、成形品測定データの各対応点との関連を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１による金型修正システムの補正量算出部により算出された金型ＣＡＤモデルの補正量と補正点を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態１による金型修正システムにおける形状修正データの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ３次元設計部、２  ３次元測定部、３  補正量算出部、４  形状修正データ作成部、５  形状修正部、６  金型加工部、１１  成形品ＣＡＤモデル、１２  金型ＣＡＤモデル、２１  成形品測定データ、２２  金型測定データ、３１  補正量データ、４１  形状修正データ、５１  修正金型ＣＡＤモデル、６１  金型、６２  成形品。
【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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