(57)【要約】【課題】プレス中において、成形型内におけるワークの移動状態又は伸び状態を測定する材料変移測定システム及び材料変移測定方法を提供する。【解決手段】材料変移測定システム１０は、成形型２０によるワークＷのプレス中に、当該成形型２０内の所定箇所におけるワークＷの表面を撮像する撮像装置４０と、撮像装置４０によって撮像した表面画像に基づいて、所定箇所におけるワークＷの移動量を算出する測定コンピュータ４２と、を備える。この撮像装置４０によりワークＷの表面を撮像することで、プレスを途中で中断することなく、成形型２０内におけるワークＷの移動状態又は伸び状態を測定する。【選択図】図１
2012011453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型によるワークのプレス中に当該成形型内の所定箇所におけるワークの表面を時間経過に伴って少なくとも２回撮像する画像撮像手段と、
前記画像撮像手段によって撮像した少なくとも２つの表面画像に基づいて前記所定箇所におけるワークの移動量を算出する材料変移算出手段と、
を備える
ことを特徴とする材料変移測定システム。
【請求項２】
請求項１記載の材料変移測定システムにおいて、
前記材料変移算出手段は、前記少なくとも２つの表面画像の撮像時間と前記ワークの移動量とに基づいて前記所定箇所におけるワークの移動速度を算出する
ことを特徴とする材料変移測定システム。
【請求項３】
請求項１記載の材料変移測定システムにおいて、
前記画像撮像手段は前記成形型内に複数箇所設けられており、
前記材料変移算出手段は、各箇所における前記ワークの移動量を算出し、さらに、当該各箇所のワークの移動量に基づいて任意の各箇所間のワークの伸び量を算出する
ことを特徴とする材料変移測定システム。
【請求項４】
請求項１記載の材料変移測定システムにおいて、
前記画像撮像手段は前記成形型内に複数箇所設けられており、
前記材料変移算出手段は各箇所における前記ワークの移動量を算出し、さらに、各箇所における前記少なくとも２つの表面画像の撮像時間と当該各箇所のワークの移動量とに基づいて任意の各箇所間のワークの伸び速度を算出する
ことを特徴とする材料変移測定システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の材料変移測定システムにおいて、
前記材料変移算出手段は、前記ワークのプレス中に先に撮像した表面画像の任意領域における模様を第１特定部として抽出し、後に撮像した表面画像から当該第１特定部と相関度が高い第２特定部を検出して前記ワークの移動量を算出する
ことを特徴とする材料変移測定システム。
【請求項６】
請求項５記載の材料変移測定システムにおいて、
前記材料変移算出手段は、前記所定箇所のワークにかかる移動量及び移動方向が予め記憶されており、前記ワークのプレス中に先に撮像して抽出した前記第１特定部を前記記憶された移動量及び移動方向に基づいて補正し、後に撮像した表面画像から当該補正した第１特定部と相関度が高い第２特定部を検出して、前記ワークの移動量を算出する
ことを特徴とする材料変移測定システム。
【請求項７】
請求項６記載の材料変移測定システムにおいて、
前記材料変移算出手段には過去に算出された前記所定箇所のワークにかかる移動量及び移動方向が記憶されている
ことを特徴とする材料変移測定システム。
【請求項８】
成形型によるワークのプレス中に当該成形型内の所定箇所におけるワークの表面を任意の撮像時間に撮像する第１画像撮像工程と、
前記第１画像撮像工程で撮像した表面画像から任意領域における模様を第１特定部として抽出する特定部抽出工程と、
前記第１画像撮像工程から任意の撮像時間間隔の経過後に前記第１画像撮像工程と同一箇所のワークの表面を撮像する第２画像撮像工程と、
前記第２画像撮像工程で撮像した表面画像から前記第１特定部と相関度の高い第２特定部を検出する特定部検出工程と、
前記特定部抽出工程が抽出した第１特定部と前記特定部検出工程が抽出した第２特定部とに基づいて前記所定箇所におけるワークの移動量を算出する材料変移算出工程と、を備える
ことを特徴とする材料変移測定方法。
【請求項９】
請求項８記載の材料変移測定方法において、
前記材料変移算出工程は、前記第１画像撮像工程から前記第２画像撮像工程までの撮像時間間隔と前記ワークの移動量とに基づいて前記成形型内の所定箇所におけるワークの移動速度を算出する
ことを特徴とする材料変移測定方法。
【請求項１０】
請求項８記載の材料変移測定方法において、
前記材料変移算出工程は、前記成形型内の複数箇所における前記ワークの移動量をそれぞれ算出し、さらに、当該各箇所のワークの移動量に基づいて任意の各箇所間のワークの伸び量を算出する
ことを特徴とする材料変移測定方法。
【請求項１１】
請求項８記載の材料変移測定方法において、
前記材料変移算出工程は、前記成形型内の複数箇所における前記ワークの移動量をそれぞれ算出し、さらに、前記第１画像撮像工程から前記第２画像撮像工程までの撮像時間間隔と当該各箇所のワークの移動量とに基づいて任意の各箇所間のワークの伸び速度を算出する
ことを特徴とする材料変移測定方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の材料変移測定方法において、
前記特定部抽出工程は、前記ワークのプレス中に抽出した前記第１特定部を予め記憶された前記移動量及び移動方向に基づいて補正し、
前記特定部検出工程は、前記特定部抽出工程で補正された第１特定部と相関度が高い第２特定部を検出する
ことを特徴とする材料変位測定方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の材料変移測定方法において、
前記材料変移算出工程は、前記第１画像撮像工程によって撮像した表面画像から任意の模様を少なくとも２つ抽出し、前記第２画像撮像工程によって撮像した表面画像から相関度の高い２つの模様を検出して前記所定箇所におけるワークの伸び量を算出する
ことを特徴とする材料変移測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形用金型に配置したワークをプレスによって所定の形状に成形するときに、当該ワークを組成する材料の移動状態又は伸び状態を測定する材料変移測定システム及び材料変移測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス装置は、プレス成形用金型（以下、成形型という）を進退させて、この成形型に配置された金属板や鋼板等（以下、ワークという）をプレスすることで、プレス成形品を製造する。しかしながら、プレス加工を行ったプレス成形品には、成形不良である割れやしわが形成されることがある。
【０００３】
このため、プレス中に任意範囲におけるワークの移動状態（例えば、移動量、移動方向、移動速度）や伸び状態（例えば、伸び量、伸び方向、伸び速度）を測定することで、ワークの移動状態や伸び状態を認識し、割れやしわの原因を特定することが求められていた。
【０００４】
プレス加工されるワークの移動量を測定する技術的思想は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１の素材流入量測定装置は、プレス加工される材料（ワーク）の端部の変位を計測するセンサを備える。材料流入量測定装置は、このセンサを用いて、プレス加工によってワークの端部が移動する変位量を計測し、計測した変移量に基づいて、ワークの流入量を算出している。
【０００５】
また、他の測定技術としては、予めワークの所定箇所に模様（例えば、複数の正円）を描き、プレス中に成形型のプレス動作を中断して、ワークを取り出し、描いた模様の伸び具合からワークの移動状態や伸び状態を判断する方法等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３４７１６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、特許文献１の素材流入量測定装置は、センサの計測方向を設定して、当該センサを位置決めし、その方向に配置されたワークの変位量を計測している。しかし、成形型の形状によっては、ワークの端部の移動方向が設定した計測方向と異なる場合があり、ワークの端部の変移量（流入量）を正確に捉えることができず、計測誤差が生じるおそれがある。
【０００８】
また、特許文献１の素材流入量測定装置は、ワークの端部のみの変位量を測定しているため、成形型内のワークの移動状態や伸び状態を測定できない等の課題もある。
【０００９】
一方、ワークの所定箇所に模様を描き、プレスを中断して、模様の伸び具合から材料の移動状況を判断する方法は、プレスを途中で中断することで、実際にプレス成形品を製造する場合と、ワークをプレスする際の成形条件が異なるという問題がある。すなわち、ワークに描いた模様の伸び具合は、プレス成形品を製造した場合のワークの伸び状態を正確に捉えていないことになる。
【００１０】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであって、プレス中において、当該プレスを途中で中断することなく、成形型内におけるワークの移動状態又は伸び状態を測定する材料変移測定システム及び材料変移測定方法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】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明の材料変移測定システムは、成形型によるワークのプレス中に当該成形型内の所定箇所におけるワークの表面を時間経過に伴って少なくとも２回撮像する画像撮像手段と、前記画像撮像手段によって撮像した少なくとも２つの表面画像に基づいて前記所定箇所におけるワークの移動量を算出する材料変移算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記のように、画像撮像手段によってワークの表面を撮像した少なくとも２つの表面画像に基づいて、所定箇所におけるワークの移動量を算出する構成とすることで、従来、プレス中に確認することができなかった、成形型内のワークの移動量を測定することができる。このように成形型内のワークの移動量を測定することで、例えば、ワークをプレスする成形型の形状に応じて、プレス中における押圧力を制御するなどの必要な対策を講じることができ、成形するプレス成形品に割れやしわ等が発生することを防ぐことができる。
【００１３】
前記材料変移算出手段は、前記少なくとも２つの表面画像の撮像時間と前記ワークの移動量とに基づいて前記所定箇所におけるワークの移動速度を算出する構成とすることができる。
【００１４】
所定箇所におけるワークの移動速度が、隣接する他の箇所の移動速度と大きく異なると、当該所定箇所の伸びが大きくなり、その箇所に割れやしわが発生し易くなる。上記のように所定箇所のワークの移動速度を算出することで、例えば、算出した移動速度を、プレス装置のプレス速度の調整に用いることができる。
【００１５】
また、前記画像撮像手段は前記成形型内に複数箇所設けられており、前記材料変移算出手段は、各箇所における前記ワークの移動量を算出し、さらに、当該各箇所のワークの移動量に基づいて任意の各箇所間のワークの伸び量を算出することができる。
【００１６】
さらに、前記画像撮像手段は前記成形型内に複数箇所設けられており、前記材料変移算出手段は各箇所における前記ワークの移動量を算出し、さらに、各箇所における前記少なくとも２つの表面画像の撮像時間と当該各箇所のワークの移動量とに基づいて任意の各箇所間のワークの伸び速度を算出することができる。
【００１７】
成形型によってプレスする場合、ワークは、成形型の形状に応じて変形（延伸や曲折）する。このため、ワークの任意区間には、予測が困難な伸び状態（伸び量や伸び速度）が生じることがある。したがって、このような予測困難なワークの伸び状態を、成形型内の各箇所間のワークの伸び量や伸び速度を算出することで、正確に把握することができる。
【００１８】
前記材料変移算出手段は、前記ワークのプレス中に先に撮像した表面画像の任意領域における模様を第１特定部として抽出し、後に撮像した表面画像から当該第１特定部と相関度が高い第２特定部を検出して前記ワークの移動量を算出する構成とすることができる。ワークの表面には、ワークを組成する材料によって様々な模様が存在するため、この模様を、先に撮像した表面画像の中から第１特定部として抽出し、後に撮像した表面画像から第１特定部と相関度が高い第２特定部を検出することで、ワークの移動量や移動方向を容易に算出することが可能となる。
【００１９】
また、前記材料変移算出手段は、前記所定箇所のワークにかかる移動量及び移動方向が予め記憶されており、前記ワークのプレス中に先に撮像して抽出した前記第１特定部を前記記憶された移動量及び移動方向に基づいて補正し、後に撮像した表面画像から当該補正した第１特定部と相関度が高い第２特定部を検出して、前記ワークの移動量を算出する構成とすることができる。ワークの表面は全体的に延伸等の変形を起こすことがあり、成形型内のワークの表面を撮像した所定箇所においては、ワークの表面の変形にともなって抽出した第１特定部も変形する可能性がある。よって、先に撮像して抽出した第１特定部を補正することで、ワークの表面の変形にも対応して、ワークの移動量を測定することが可能となる。
【００２０】
なお、前記材料変移算出手段には過去に算出された前記所定箇所のワークにかかる移動量及び移動方向が記憶されていることで、第１特定部を補正する際に、この記憶された移動量及び移動方向を利用することができる。
【００２１】
前記の目的を達成するために、本発明の材料変移測定方法は、成形型によるワークのプレス中に当該成形型内の所定箇所におけるワークの表面を任意の撮像時間に撮像する第１画像撮像工程と、前記第１画像撮像工程で撮像した表面画像から任意領域における模様を第１特定部として抽出する特定部抽出工程と、前記第１画像撮像工程から任意の撮像時間間隔の経過後に前記第１画像撮像工程と同一箇所のワークの表面を撮像する第２画像撮像工程と、前記第２画像撮像工程で撮像した表面画像から前記第１特定部と相関度の高い第２特定部を検出する特定部検出工程と、前記特定部抽出工程が抽出した第１特定部と前記特定部検出工程が抽出した第２特定部とに基づいて前記所定箇所におけるワークの移動量を算出する材料変移算出工程と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記のように、第１画像撮像工程、特定部抽出工程、第２画像撮像工程、特定部検出工程、材料変移算出工程を実施することで、従来、プレス中に確認することができなかった、成形型内のワークの移動量を測定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、プレス中において、当該プレスを途中で中断することなく、成形型内におけるワークの移動状態又は伸び状態を測定することができる。その結果、例えば、ワークをプレスする成形型の形状に応じて、プレス中における押圧力を制御するなどの必要な対策を講じることができ、成形するプレス成形品に割れやしわ等が発生することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る材料変移測定システムの全体構成を示す説明図である。
【図２】図１のＸ部分を示す一部拡大図である。
【図３】撮像装置によって撮像した表面画像を示す模式図であり、図３Ａは先に撮像した表面画像を示す図、図３Ｂは後に撮像した表面画像を示す図である。
【図４】材料変移測定システムを示すブロック図である。
【図５】材料変移測定方法における第１特定部の補正を示す説明図であり、図５Ａは補正前の第１特定部を示す図、図５Ｂは補正後の第１特定部を示す図、図５Ｃは後に撮像された表面画像を示す模式図である。
【図６】図６Ａは、ワークの移動量の算出方法を示す説明図であり、図６Ｂは他のワークの移動量の算出方法を示す説明図である。
【図７】図１のＸ部分におけるワークのプレス状態を示す説明図であり、図７Ａはワークのプレス直前を示す図、図７Ｂはワークのプレス完了を示す図である。
【図８】材料変移測定方法における材料変移測定フローを示すフローチャートである。
【図９】材料変移測定方法における第１特定部の補正サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る他の実施形態の材料変移測定方法を示す説明図であり、図１０Ａは先に撮像した表面画像を示す図、図１０Ｂは後に撮像した表面画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る材料変移測定システム及び材料変移測定方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１に示すように、材料変移測定システム１０は、ワークＷをプレスするプレス装置１２に対して設けられる。プレス装置１２は、ダイ１４、パンチ１６、及びブランクホルダ１８を含む成形型２０を備え、この成形型２０によってワークＷに対するプレス成形を行う。
【００２７】
ダイ１４は、プレス装置１２の上側位置に設けられている。ダイ１４の下部には略凹形状の上型２２が形成されるとともに、この上型２２の周囲には平坦状のワーク押え面２４が形成されている。ダイ１４は、駆動部２６に接続されており、この駆動部２６の駆動によって、上下方向（図１中の矢印Ａ、Ｂ方向）への移動が制御される。
【００２８】
パンチ１６は、プレス装置１２の下側位置においてダイ１４の上型２２と対向する位置に固定されている。パンチ１６の上部には上型２２に入り込む下型２８が形成されている。本実施の形態の成形型２０は、プレスにおいて可動側のダイ１４が下方向（図１中の矢印Ａ）に移動し、ワークＷを挟んでパンチ１６に被せるように押圧していくことで、プレス成形品を成形する。
【００２９】
ブランクホルダ１８は、プレス装置１２の下側位置に設けられている。ブランクホルダ１８は、変位機構３０（例えば、シリンダ）に接続され、パンチ１６の両側部において、ダイ１４の移動方向（図１中の矢印Ａ、Ｂ方向）と同方向に変位自在な可動体３２を備える。プレスの開始前には、この可動体３２が、パンチ１６の下型２８上面と略平行な高さ位置に配置される。可動体３２の上面は、ワーク配置面３４として平坦状に形成され、ダイ１４のワーク押え面２４と対向する。
【００３０】
また、ブランクホルダ１８のワーク配置面３４には、複数の凹部３６が形成されている。これに対し、ダイ１４のワーク押え面２４には、ワーク配置面３４の各凹部３６の対向位置に凸部３８がそれぞれ形成されている。プレス装置１２によるワークＷのプレスにおいては、ダイ１４の下方向（図１中の矢印Ａ方向）の移動にともなって、ダイ１４がワークＷに当接するよりも先に、ワーク押え面２４の凸部３８がワークＷに当接して、さらに押圧力を加えることで凸部３８をワーク配置面３４の凹部３６に挿入する。これにより、ダイ１４とブランクホルダ１８は、プレスするワークＷを確実に押えることができる。
【００３１】
ダイ１４とブランクホルダ１８によって押えられたワークＷは、ダイ１４の下方向（図１中の矢印Ａ方向）の移動にともない、上型２２及び下型２８の形状に応じて変形（延伸及び曲折）する。その結果、ワークＷは成形型２０に沿った形状のプレス成形品として成形される。
【００３２】
材料変移測定システム１０は、このようなプレス装置１２において、成形型２０内の所定箇所におけるワークＷの移動状態（移動量、移動方向、移動速度）又は伸び状態（伸び量、伸び方向、伸び速度）を測定する。材料変移測定システム１０は、プレス装置１２の成形型２０内に配設される複数の撮像装置４０（画像撮像手段）と、これら撮像装置４０に接続する測定コンピュータ４２（材料変移算出手段）と、を含む構成である。
【００３３】
ここで、図１のプレス装置１２におけるＸ部分の拡大図を図２に示す。以降の説明では、本実施の形態の理解を容易にするために、この図１のＸ部分におけるプレス装置１２及び材料変移測定システム１０の構成について、図２を参照して具体的に説明していく。
【００３４】
図１中のＸ部分に示されるように、プレス装置１２には、成形型２０内の所定箇所に２つの撮像装置４０（第１撮像装置４０ａ、第２撮像装置４０ｂ）が配設されている。具体的には、図２に示すように、第１撮像装置４０ａがブランクホルダ１８のワーク配置面３４に、第２撮像装置４０ｂがパンチ１６の下型２８上面に、それぞれ配設されている。
【００３５】
第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂは、対向する２次元エリアに光学レーザ（例えば、赤外線）を照射する図示しない照射部と、その反射光を受光する図示しない撮像素子とを有する。撮像素子としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を適用することができる。
【００３６】
第１撮像装置４０ａは、ワーク配置面３４の所定箇所に穿設した第１設置孔４４ａに、受光面を開口側に向けて挿入され、ワーク配置面３４に配置されるワークＷの表面を撮像する。第２撮像装置４０ｂは、下型２８上面の所定箇所に穿設した第２設置孔４４ｂに、受光面を開口側に向けて挿入され、パンチ１６の下型２８上面に配置されるワークＷの表面を撮像する。なお、各設置孔４４ａ、４４ｂの開口部には、配設後の第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂの受光面を保護するために透明板等を取付けてもよい。
【００３７】
図３Ａ及び図３Ｂは、撮像装置４０によって撮像されたワークＷの表面画像を示す模式図である。第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂは、成形型２０に配置されたワークＷの表面を撮像し、例えば、図３Ａに示すような表面画像１００を得ることができる。本実施の形態では、ワークＷの表面にある任意領域の模様を抽出することを目的としているため、表面画像１００をモノクロ画像として撮像してよく、データ送信速度や画像処理速度の高速化を図ることができる。
【００３８】
第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂは、測定コンピュータ４２によって指示された撮像タイミングにしたがって、ワークＷの表面を所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で撮像し、撮像した表面画像１００を測定コンピュータ４２に送信する。測定コンピュータ４２は、撮像装置４０から送信されてきた複数の表面画像１００に基づいて、ワークＷの移動状態及び伸び状態を測定する。
【００３９】
図４に示すように、材料変移測定システム１０の測定コンピュータ４２は、入出力部４６、タイマ部４８、記憶部５０、演算処理部５２を含み、各部はバス５４を介して接続されている。測定コンピュータ４２の入出力部４６は、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂを含む複数の撮像装置４０、モニタ５６及びプレス装置１２等が接続し、各装置と信号の送受信を実施する。測定コンピュータ４２は、入出力部４６を介して、撮像実施信号を各撮像装置４０に送信する。これにより各撮像装置４０はプレス中にワークＷの表面を撮像することができる。また、測定コンピュータ４２は、各撮像装置４０が撮像したワークＷの表面画像１００を、入出力部４６を介して電気信号として受信する。なお、各撮像装置４０によって撮像された表面画像１００は、入出力部４６から画像データとしてモニタ５６に送信され、モニタ５６に表示されるようにしてもよい。
【００４０】
測定コンピュータ４２のタイマ部４８は、クロック信号によってプレス装置１２によるプレス中の時間経過を自動的に計測する。プレス装置１２は、プレスの開始とともに入出力部４６を介して測定コンピュータ４２に開始信号を送信し、測定コンピュータ４２は開始信号に従ってタイマ部４８の時間計測を開始する。タイマ部４８によって計測された時間は演算処理部５２に逐次読み出される。
【００４１】
測定コンピュータ４２の記憶部５０は、材料変移測定システム１０を実施する測定プログラム５８が予め記憶されている。測定プログラム５８は、プレス装置１２によってプレスを実施する際に、測定に必要なプログラム部分が演算処理部５２に順次読み出される。また、記憶部５０には、各撮像装置４０が撮像し、測定プログラム５８によって算出されたワークＷの移動状態や伸び状態の測定データが記憶される。
【００４２】
演算処理部５２は、図示しないメモリを内蔵しており、測定プログラム５８の測定に必要なプログラム部分をメモリに一時的に記憶することができる。演算処理部５２は、この記憶したプログラムに従って、材料変移測定システム１０の動作を制御し、本実施の形態に係る材料変移測定方法を実施する。
【００４３】
演算処理部５２によって実行される測定プログラム５８は、撮像プログラム５８ａ、第１特定部抽出プログラム５８ｂ、補正プログラム５８ｃ、第２特定部検出プログラム５８ｄ、移動状態算出プログラム５８ｅ、伸び状態算出プログラム５８ｆ、及び材料変移測定方法を実施する測定フローのプログラム５８ｇ等を含む。
【００４４】
撮像プログラム５８ａは、ワークＷの表面を撮像する撮像実施信号を撮像装置４０に出力するプログラムである。撮像プログラム５８ａには、ダイ１４の移動速度や成形型２０の形状等に基づいて、撮像装置４０が撮像を開始する撮像時間、及び以降の定期間隔で撮像を行う撮像時間間隔（フレームレート）が、撮像タイミングとして設定されている。
【００４５】
撮像装置４０が撮像を開始する撮像時間は、例えば、ダイ１４が下方向（図１中の矢印Ａ方向）に移動し、ワーク押え面２４が可動体３２のワーク配置面３４に達する直前の時間に設定することができる。また、タイマ部４８による時間計測の開始と同時に、撮像を開始するように設定してもよい。
【００４６】
また、撮像時間間隔は、プレス装置１２によるワークＷのプレス速度に基づいて変更してもよい。ワークＷのプレスにおいては、プレス速度によって成形型２０内のワークＷの移動速度が変化するため、例えば、プレス速度に比例した撮像時間間隔で撮像することで、成形型２０内のワークＷの移動を確実に捉えることができる。
【００４７】
第１特定部抽出プログラム５８ｂは、図３Ａに示すように、撮像装置４０が撮像した表面画像１００ａから、任意領域における模様を第１特定部１０２として抽出するプログラムである。表面画像１００ａの任意領域は、表面画像１００ａを複数分割したうちのいずれか一区画に設定される。この表面画像１００ａの分割数は、撮像装置４０が撮像する撮像時間間隔に基づいて設定することが好ましい。すなわち、撮像時間間隔が長い場合は、分割数を少なくして、任意領域の設定範囲を広くすることで、多数の模様を第１特定部１０２として抽出し、測定精度を向上させることができる。一方、撮像時間間隔が短い場合は、分割数を多くして、任意領域の設定範囲を狭くすることで、少数の模様を第１特定部１０２として抽出し、演算処理を迅速に実施させることができる。
【００４８】
表面画像１００ａの任意領域は、図３Ａに示すように、例えば、表面画像１００ａを２次元座標上で縦３列（ア〜ウ列）、横３行（１〜３行）に９分割した場合、中央部分（図３Ａ中のイ−２）に設定することができる。このように任意領域を中央部分に設定すると、様々なワークＷの移動方向を検出することができる。また、ワークＷの移動方向が、例えば図３Ａ中のＣ方向と予め判明している場合は、任意領域を左側中央部分（図３Ａ中のア−２）に設定してもよい。
【００４９】
任意領域における第１特定部１０２の抽出は、例えば、領域内において濃度の明暗差が大きい模様等を検出することで、自動的に実施される。第１特定部１０２は、撮像時間間隔や任意領域の大きさ等に基づいて、複数の模様を組み合わせて抽出される。
【００５０】
補正プログラム５８ｃは、撮像装置４０が撮像するワークＷがプレスによって変形した場合に、第１特定部１０２を変形させるプログラムである。補正プログラム５８ｃは、図５Ａに示すように、抽出した第１特定部１０２の模様から２次元座標上のｘ軸、ｙ軸における最外枠１０２ａを形成する。第１特定部１０２の変形においては、後述する移動ベクトルを記憶部５０から読み出し、ベクトル分解したｘ軸及びｙ軸の補正量に基づいてこの最外枠１０２ａを変形して、同時に最外枠１０２ａ内の模様を変形していく。これにより第１特定部１０２は、図５Ｂに示すように、最外枠１０２ａ’内にある第１特定部１０２’として変形される。移動ベクトルは、前回のワークＷのプレスによって算出したワークＷの移動量及び移動方向（移動ベクトル）を用いることができる。また、過去に算出したワークＷの移動量及び移動方向を履歴として測定コンピュータ４２の記憶部５０に記憶しておき、この履歴に基づいて最適化した移動ベクトルを用いてもよい。
【００５１】
第２特定部検出プログラム５８ｄは、図３Ｂに示すように、後に撮像した表面画像１００ｂにおいて第２特定部１０４を検出するプログラムである。第２特定部１０４は、演算処理部５２によって表面画像１００ｂの中から、第１特定部１０２と相関度が最も高い模様が探索されることで検出される。
【００５２】
移動状態算出プログラム５８ｅは、撮像装置４０が配設された箇所のワークＷの移動量、移動方向、移動速度の算出を実施する。図６Ａに示すように、ワークＷの移動量及び移動方向は、例えば、抽出した第１特定部１０２の模様から２次元座標上のｘ軸、ｙ軸における最外枠１０２ａを形成して、この最外枠１０２ａの位置情報を特定し、第２特定部１０４が形成する最外枠１０４ａの位置情報の変化から算出することができる。また、図６Ｂに示すように、ワークＷの移動量及び移動方向は、第１特定部１０２として抽出した複数の模様の位置情報をそれぞれ特定し、第２特定部１０４の検出において各模様の位置情報の変化から移動ベクトルをそれぞれ求めて、各模様の移動ベクトルの加算平均によって算出することもできる。模様を検出する場合は、先に撮像した表面画像１００ａの模様の縦横の長さや面積等から、後に撮像した表面画像１００ｂの中で相関度の高い模様を検出する。移動状態算出プログラム５８ｅによって、算出されたワークＷの移動量、移動方向、移動速度は記憶部５０に記憶される。
【００５３】
また、ワークＷの移動速度は、先に撮像した表面画像１００ａと、後に撮像した表面画像１００ｂの撮像時間間隔が測定プログラム５８の撮像プログラム５８ａに予め設定されていることで、この撮像時間間隔と、算出したワークＷの移動量とに基づいて算出することができる。
【００５４】
伸び状態算出プログラム５８ｆは、成形型２０内に複数箇所設けられた撮像装置４０、４０間において、ワークＷの伸び量、伸び方向、伸び速度を算出するプログラムである。例えば、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂの配設箇所における各ワークＷの移動量、移動方向、移動速度が算出されると、伸び状態算出プログラム５８ｆは、これら各ワークＷの移動状態の情報に基づいて、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間におけるワークＷの伸び量、伸び方向、伸び速度を算出することができる。
【００５５】
ここで、プレス装置１２のＸ部分における、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸び状態について具体的に説明する。図７Ａに示すように、プレス装置１２は、ワークＷをダイ１４とブランクホルダ１８の可動体３２で押えた状態から、ダイ１４及び可動体３２を下方向（図７中の矢印Ａ方向）に移動して、パンチ１６に対してワークＷを押圧していく。このとき、第１撮像装置４０ａの配設箇所においてワークＷが矢印Ｄ方向に移動し、第２撮像装置４０ｂの配設箇所においてワークＷが矢印Ｅ方向に移動する。そして、図７Ｂに示すように、ダイ１４の下方向への移動が終了した状態でワークＷのプレスが完了し、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間におけるワークＷの移動も停止する。
【００５６】
測定コンピュータ４２は、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂから算出したワークＷの移動量及び移動方向（移動ベクトル）に基づいて、プレス中における第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸び量及び伸び方向（伸びベクトル）を算出する。測定コンピュータ４２は、第１撮像装置４０ａにおけるワークＷの移動量及び移動方向（以下、移動ベクトルａという）と、第２撮像装置４０ｂにおけるワークＷの移動量及び移動方向（以下、移動ベクトルｂという）から、以下の（１）式によって伸びベクトルｓの合成計算を実施する。また、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間の伸び速度Ｖｓは、２つの移動速度Ｖａ、Ｖｂの差となるため、以下の（２）式によって算出することができる。
ｓ＝ａ−ｂ              …（１）
Ｖｓ＝Ｖａ−Ｖｂ          …（２）
【００５７】
なお、（１）式において、移動ベクトルａから移動ベクトルｂを減算している理由は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１撮像装置４０ａのワークＷの移動方向と、第２撮像装置４０ｂのワークＷの移動方向は逆方向となるが、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸びは第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂのワークＷの移動を合算したものとなるからである。この（１）式で求めた伸びベクトルｓは、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸び量及び伸び方向として記憶部５０に記憶される。
【００５８】
また、（２）式で求めた伸び速度Ｖｓは、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂの移動速度の均一性を判別することができる。一般的に、ワークＷの伸び速度Ｖｓが大きく異なる場合には、ワークＷに大きな応力がかかることになるため、算出した伸び速度Ｖｓによって第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂの配設箇所における応力のかかり具合を認識することが可能となる。
【００５９】
測定コンピュータ４２は、材料変移測定方法を実施する測定フローのプログラム５８ｇにしたがって、以上の撮像プログラム５８ａ、第１特定部抽出プログラム５８ｂ、補正プログラム５８ｃ、第２特定部検出プログラム５８ｄ、移動状態算出プログラム５８ｅ、伸び状態算出プログラム５８ｆを適宜読み出し実行する。
【００６０】
以下に、本実施の形態に係る材料変移測定システム１０が実施する材料変移測定方法について説明する。なお、材料変移測定フローの説明においては、発明の理解を容易にするために、材料変移測定システム１０のうち、測定コンピュータ４２と、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂのみによる材料変移測定方法について詳述する。
【００６１】
本実施の形態の材料変移測定方法は、プレス装置１２によってワークＷをプレスする動作に連動して実施される。プレスの実施前には、パンチ１６の下型２８上面と略平行の位置にある可動体３２のワーク配置面３４に、ワークＷを配置する。ワークＷの配置状態では、可動体３２のワーク配置面３４に配設された第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂがワークＷによって覆われる。ワークＷの配置後に、プレス装置１２は、当該ワークＷのプレスを実施する。
【００６２】
測定コンピュータ４２は、プレスの実施にともなって、演算処理部５２が予め測定フローのプログラム５８ｇを呼び出す。この呼び出しは、例えば、作業員の操作によって実施されてもよいし、プレス装置１２の電源のオン／オフ信号を受信することで自動的に呼び出す構成としてもよい。これにより、測定コンピュータ４２は、材料変移測定方法の測定フローを実施する状態となる。
【００６３】
図８に示すように、測定フローにおいて、測定コンピュータ４２は、まずプレス装置１２がワークＷのプレスを開始したか否かを判別する（ステップＳ１０）。測定コンピュータ４２には、ワークＷのプレスを開始するとプレス装置１２から開始信号が送信される。測定コンピュータ４２は、入出力部４６を介してプレス装置１２からの開始信号を受信し、ワークＷのプレス開始を判別する。
【００６４】
開始信号を受信すると、測定コンピュータ４２は、タイマ部４８を起動して時間計測を開始する（ステップＳ１１）。
【００６５】
その後、測定コンピュータ４２は、タイマ部４８の計測時間を読み出し、撮像プログラム５８ａによって撮像実施信号に送信し、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂによりワークＷの各表面の撮像を行う（ステップＳ１２：第１画像撮像工程）。第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂが撮像したワークＷの各表面画像１００ａ、１００ａは、入出力部４６を介して、演算処理部５２のメモリに一時的に記憶される。
【００６６】
ステップＳ１２の後、測定コンピュータ４２は、第１特定部抽出プログラム５８ｂによって各表面画像１００ａ、１００ａの任意領域における模様を各第１特定部１０２、１０２として抽出する（ステップＳ１３：特定部抽出工程）。各第１特定部１０２、１０２の抽出時には、各表面画像１００ａ、１００ａにおける２次元座標上の位置情報が割り出され、この位置情報とともに演算処理部５２のメモリに一時的に記憶される。
【００６７】
次いで、測定コンピュータ４２は、撮像プログラム５８ａで設定された撮像時間間隔の経過後に、撮像実施信号を送信し、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂにより、ワークＷの各表面の撮像を再度行う（ステップＳ１４：第２画像撮像工程）。第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂが撮像したワークＷの表各面画像１００ｂ、１００ｂは、入出力部４６を介して、演算処理部５２のメモリに一時的に記憶される。
【００６８】
ステップＳ１４の後、測定コンピュータ４２は、第２特定部検出プログラム５８ｄによって、先に撮像して抽出した各第１特定部１０２、１０２と略一致する各第２特定部１０４、１０４を、後に撮像した各表面画像１００ｂ、１００ｂの中から検出する（ステップＳ１５：特定部検出工程）。後に撮像した各表面画像１００ｂ、１００ｂの中に各第２特定部１０４、１０４が検出されると、２次元座標上の位置情報が割り出される。
【００６９】
ステップＳ１５の後、測定コンピュータ４２は、移動状態算出プログラム５８ｅによって、各第１特定部１０２、１０２と、各第２特定部１０４、１０４との２次元座標上の位置情報から第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂが配設された各箇所のワークＷの移動量、移動方向、移動速度を算出する（ステップＳ１６：材料変移算出工程）。算出した各箇所のワークＷの移動量、移動方向、移動速度は記憶部５０に記憶される。
【００７０】
さらに、測定コンピュータ４２は、伸び状態算出プログラム５８ｆによって、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸び量、伸び方向、伸び速度を算出する（ステップＳ１７）。算出した第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸び量、伸び方向、伸び速度は記憶部５０に記憶される。このように測定コンピュータ４２は、本実施の形態の材料測定方法によって、成形型２０内の第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂが配設された箇所のワークＷの移動状態、及び第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸び状態を容易に算出することができる。
【００７１】
その後、測定コンピュータ４２は、先に撮像された各表面画像１００ａ、１００ａ及び第１、第２特定部１０２、１０４を演算処理部５２のメモリから消去し、後に撮像された各表面画像１００ｂ、１００ｂを、新たな表面画像（すなわち、先に撮像した表面画像１００ａ、１００ａ）に変更して演算処理部５２のメモリに記憶する（ステップＳ１８）。
【００７２】
次いで、プレス装置１２がワークＷのプレスを終了したか否かを判別する（ステップＳ１９）。測定コンピュータ４２には、プレス装置１２からワークＷのプレスを終了すると終了信号が送信される。測定コンピュータ４２は、この終了信号の受信によって、ワークＷのプレス終了を判別する。プレス装置１２がワークＷのプレスを継続している場合は、メモリに記憶した新たな表面画像において、各第１特定部１０２、１０２を抽出するため、ステップＳ１４に戻り、以下ステップＳ１４〜Ｓ１９までの工程を改めて繰り返す。
【００７３】
一方、プレス装置１２がワークＷのプレスを終了した場合は、演算処理部５２のメモリに一時的に記憶した表面画像等のデータを消去して（ステップＳ２０）、材料変移測定システム１０による測定フローのプログラム５８ｇを終了する。
【００７４】
以上の測定フローが終了した後、測定コンピュータ４２は、算出したワークＷの移動状態（移動量、移動方向、移動速度）及び伸び状態（伸び量、伸び方向、伸び速度）を、記憶部５０から自動的に読み出して、モニタ５６に表示することができる。モニタ５６に表示する際には、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂの各配設箇所の情報とともに、時間経過にともなって撮像した複数の表面画像間におけるワークＷの移動量、移動方向、移動速度をデータベース化して全て表示し、同時に第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの伸び量、伸び方向、伸び速度を表示する。このように撮像時間間隔に基づいたワークＷの移動量、移動方向、移動速度、伸び量、伸び方向、伸び速度を表示することで、リアルタイムにワークＷの移動状態及び伸び状態を認識することができる。
【００７５】
また、ワークＷの移動量、移動方向、移動速度、伸び量、伸び方向、伸び速度に基づいて、ワークＷの移動状態または伸び状態をシミュレーション表示してもよい。
【００７６】
さらに、モニタ５６への表示は、ワークＷの移動量、移動方向を全て合計して、プレス中全体のワークＷの移動ベクトルとして表示するとともに、ワークＷの伸び量、伸び方向を全て合計して、プレス中全体のワークＷの伸びベクトルとして表示してもよい。さらに、ワークＷの移動速度または伸び速度に関しては、各速度のデータを加算平均して、プレス中のワークＷの平均移動速度及び平均伸び速度として表示することもできる。
【００７７】
ところで、成形型２０内の撮像装置４０の配設箇所においては、ワークＷの表面が全体的に延伸する等により、表面の模様の変形を起こすことがある。このため、表面画像１００ａから抽出した第１特定部１０２も撮像時間間隔が経過した後では、変形を起こしている可能性がある。このため、本実施の形態の測定コンピュータ４２は、補正プログラム５８ｃによって抽出した第１特定部１０２の補正を実施する構成としている。
【００７８】
図９に示すように、補正プログラム５８ｃによる補正サブルーチンは、上述した材料変移測定フローのステップＳ１３とステップＳ１４の間に設けられ、測定コンピュータ４２に呼び出されることで実施される。
【００７９】
測定コンピュータ４２は、材料変移測定フローのステップＳ１３において、第１特定部１０２を抽出した後、補正サブルーチンに移行し、記憶部５０に記憶されている移動ベクトル（移動量及び移動方向）を呼び出す（ステップＳ３０）。
【００８０】
次いで、呼び出した移動ベクトルから、第１特定部１０２の補正量を算出する（ステップＳ３１）。第１特定部１０２の補正量は、移動ベクトルを２次元座標のｘ軸方向の補正量、及びｙ軸方向の補正量として分解することで算出される。
【００８１】
最後に、算出したｘ軸及びｙ軸の補正量に基づいて第１特定部１０２を変形する（ステップＳ３２）。
【００８２】
測定コンピュータ４２は、以上のステップによる補正サブルーチンを実施し、補正した第１特定部１０２’を演算処理部５２に記憶する。その後、材料変移測定フローのステップＳ１６以降を実施する。材料変移測定フローのステップＳ１７においては、図５Ｃに示すように、後に撮像した表面画像１００ｂの中から補正した第１特定部１０２’と最も相関度の高い模様を探索することで、第２特定部１０４を検出する。
【００８３】
なお、補正プログラム５８ｃは、第１特定部１０２を複数抽出して、抽出した各第１特定部１０２を複数種類の移動ベクトルを用いて、異なる複数の第１特定部１０２’を作成してもよい。測定コンピュータ４２は、これら複数の第１特定部１０２’のいずれかと最も相関度の高い模様を探索することで、精度よく第２特定部１０４を検出することができる。また、補正プログラム５８ｃによる補正サブルーチンは、過去に算出した移動ベクトルに基づいて、予め補正用の画像テンプレートを作成して記憶部５０に記憶しておき、このテンプレートに基づいて抽出した第１特定部１０２を変形させる構成としてもよい。
【００８４】
以上のように、材料変移測定方法によれば、成形型２０内に配設した第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂ間のワークＷの移動量や伸び量を精度よく測定することができる。なお、本実施の形態の説明では、測定コンピュータ４２と、第１、第２撮像装置４０ａ、４０ｂのみによる材料変移測定方法について詳述したが、成形型２０内の複数箇所に配設された撮像装置４０も同じ測定が実施できることは勿論である。
【００８５】
特に、成形型２０でプレスする場合は、ワークＷが、成形型２０の形状に応じて変形（延伸や曲折）し、任意の区間に予測が困難な伸び状態（伸び量、伸び方向、伸び速度）が生じることがある。このような課題に対し、本実施の形態の材料変移測定システム１０は、成形型２０内に複数の撮像装置４０を配設して、各撮像装置４０、４０間の伸び状態を測定することで、ワークＷの伸び状態の予測が困難な区間でもプレス中にワークＷの伸び状態を正確に認識できるようになる。
【００８６】
したがって、プレス成形品を製造する際に、ワークＷをプレスする成形型２０の形状に応じて、プレス中における押圧力を制御するなどの必要な対策を講じることができ、成形するプレス成形品に割れやしわ等が発生することを防ぐことができる。
【００８７】
図１０は、本発明の他の実施形態に係る材料変移測定方法である。上述した実施の形態では、成形型２０内に配設した撮像装置４０によって所定箇所のワークＷの移動量、移動速度等を算出する構成としたが、ワークＷの表面を撮像した範囲内で局所的にワークＷの移動量が異なる場合は、所定箇所におけるワークＷの伸び量、伸び速度等を測定する構成としてもよい。
【００８８】
例えば、成形型２０の形状の中で角部にあたる付近では、ワークＷの移動が複雑になる。この付近に撮像装置４０を配設すると、図１０Ａに示す先に撮像した表面画像１１０ａに対し、後に撮像した表面画像１１０ｂは、図１０Ｂに示すように、中間部分のワークＷの移動量が大きく、周辺部分の移動量が小さくなること等が起こる。
【００８９】
このため、本実施の形態の材料変移測定方法おいては、撮像装置４０が同一箇所で撮像した２つの表面画像１１０ａ、１１０ｂに基づいて、ワークＷの伸び量を算出する。具体的には、図１０Ａに示すように、先に撮像した表面画像１１０ａの中から任意に２つの模様１１２ａ、１１４ａを抽出し、この２つの模様１１２ａ、１１４ａ間の距離Ｌａを算出する。そして、図１０Ｂに示すように、後に撮像した表面画像１１０ｂの中から類似する２つの模様１１２ｂ、１１４ｂを検出し、これら２つの模様１１２ｂ、１１４ｂ間の距離Ｌｂを算出する。後に撮像した表面画像１１０ｂの中から模様１１２ｂ、１１４ｂを検出する場合は、先に撮像した表面画像１１０ａの模様１１２ａ、１１４ａにおける縦横の長さや面積等から相関度の高い模様を検出する。そして、距離Ｌａから距離Ｌｂを減算することで、ワークＷの伸び量を算出することができる。また、算出した伸び量と、２つの表面画像１１０ａ、１１０ｂの撮像時間間隔とに基づいて伸び速度を算出することもできる。
【００９０】
このように、成形型２０内の所定箇所におけるワークＷの伸び量や伸び速度を算出することで、成形型２０内においてワークＷの移動が複雑な箇所（例えば、成形型２０の形状の中で角部にあたる付近）に撮像装置４０を配設しても、ワークＷの伸び状態を測定することができる。したがって、撮像装置４０を成形型２０内の様々な箇所に配設することが可能となり、材料変移測定システム１０の汎用度を高めることができる。
【００９１】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９２】
１０…材料変移測定システム    １２…プレス装置
１４…ダイ                    １６…パンチ
１８…ブランクホルダ          ２０…成形型
４０…撮像装置                ４２…測定コンピュータ
Ｗ…ワーク
【図１】
2012011453.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012011453.tif 000007
【図６】
2012011453.tif 000008
【図７】
2012011453.tif 000009
【図８】
2012011453.tif 000010
【図９】
2012011453.tif 000011
【図１０】
2012011453.tif 000012