JP7337154B2 - ３次元モデル復元システム、３次元モデル復元方法、検査装置及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、３次元モデル復元システム、３次元モデル復元方法、検査装置及びプログラムに関する。

製品の設計には、通常、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）が用いられる。このＣＡＤを用いて設計された３次元の完成形状モデルのＣＡＤデータを活用することにより、設計から製造、検査に至る作業の合理化が図られている。

例えば、特許文献１は、３次元物体検査装置を開示している。この３次元物体検査装置は、ＣＡＤにより作成された設計データと検査対象物の計測データを比較して検査対象物を同定し、同定した検査対象物に割り当てられている検査方法により、検査対象物を検査する。

特開平７－９８２１７号公報

ところで、板金加工の現場では、次の工程で、成形品を得る。まず、ＣＡＤにより作成された設計データが表す３次元の完成形状モデルから展開図を作成する。その後、展開図に基づいて抜き加工、曲げ加工等を行うためのＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ：数値制御）データを作成する。作成したＮＣデータに基づいてＮＣ工作機械で板金を実加工し、成形品を得る。その後、成形品の外観検査を行う。

ＮＣデータは、加工条件が加味されて作成される。例えば、ＮＣデータ作成者は、設計図面において指示された形状通りにワークを加工ができない場合、設計者に問い合わせをし、設計データで指定された金型を別の金型に変更してＮＣデータを作成することがある。このため、設計者が修正された設計図面を発行するまでの間、成形品の形状と設計段階の完成形状に差異が生じることがある。

一方、特許文献１に記載の３次元物体検査装置は、設計データに基づいて、成形品の自動検査を行う。このため、成形品の形状と設計データに基づく完成形状に差異がある場合には、３次元物体検査装置による検査ができない。この場合、設計者が、完成形状モデルを設計し直すまで検査を待つか、あるいは、人手によって、成形品が展開図通りに実加工されているか否かを確認する工数が発生する。

このように、設計データに基づく完成形状と実際に製造された成形品の形状に差異が生じた場合に、設計段階のＣＡＤデータを作業の合理化のために有効に活用できなくなる場合がある。

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、実際の成形品により近い３次元モデルを生成可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示に係る３次元モデル復元システムは、抜き加工ＮＣデータに基づいて、展開データを作成する展開データ復元部と、曲げ加工ＮＣデータと展開データとに基づいて、３次元モデルを作成する３次元モデル復元部と、を備える。展開データ復元部は、抜き加工ＮＣデータから抜き加工情報を作成する抜き加工ＮＣデータ分析部と、抜き加工情報に基づいて、抜き金型を座標位置に配置した金型配置図を作成する金型配置部と、金型配置図に基づいて展開データを作成する展開データ作成部と、を備える。３次元モデル復元部は、曲げ加工ＮＣデータから、曲げ加工情報を作成する曲げ加工ＮＣデータ分析部と、曲げ加工情報と曲げ線とを、展開データに結合する曲げ加工情報結合部と、曲げ加工情報と曲げ線とが付与された展開データに基づいて３次元モデルを作成する３次元モデル作成部と、を備える。

本開示によれば、抜き加工ＮＣデータから成形品の展開データが作成され、曲げ加工ＮＣデータと復元された展開データとに基づいて３次元の完成形状モデルが作成される。ＮＣ工作機械を制御するためのＮＣデータから３次元モデルを生成するので、実際の成形品により近い３次元モデルを生成することができる。従って、例えば、得られた３次元モデルを成形品の検査工程に使用すれば、成形品の３次元測定機データと３次元モデルとを自動で比較でき、ＮＣデータ作成者が意図的に変更した形状の差異を、人手で再確認する工数を削減することができる。

本開示の実施の形態に係る３次元モデル復元システムの物理的構成を示す図 本開示の実施の形態に係る３次元モデル復元システムの機能構成図 本開示の実施の形態に係る３次元モデル復元処理を含む、板金加工の工程を説明する図 図２に示す抜き加工ＮＣデータ分析部が行う処理を説明する図 図２に示す曲げ加工ＮＣデータ分析部が行う処理を説明する図 実施の形態における曲げ伸び値マスタの一例を示す図 図２に示す金型配置部が作成する金型配置図の説明図 図２に示す展開データ復元部が行う展開データ復元処理を説明する図 図２に示す流し方向基準補正部が行う加工原点に対する曲げ線の向きの説明図 図２に示す曲げ加工情報結合部が行う曲げ線を作図する処理の説明図 本開示の実施の形態に係る３次元モデル復元システムが使用される環境を例示する図

以下、本開示の実施の形態に係る３次元モデル復元システム、３次元モデル復元方法、及びプログラムについて、図面を参照して説明する。

本実施の形態に係る３次元モデル復元システム１は、抜き加工と曲げ加工のＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ：数値制御）データから、抜き加工と曲げ加工の影響を考慮した、実際に成形される成形品の３次元モデルを復元するシステムである。本開示において、復元するとは、実際に成形される成形品に対応する展開データおよび３次元モデルを生成することを意味する。ここで、ＮＣデータとは、工作機械の動作を制御するために、使用する工具、工具が移動する座標位置、速度等を指定する数値データである。ＮＣデータは、ＣＡＤにより作成された３次元モデルに曲げ加工によって発生する曲げ伸び値を考慮して作成された展開図データに基づき、加工条件を加味して作成される。

抜き加工ＮＣデータは、成形品の輪郭形状を作る外形抜き加工、穴を形成する穴抜き加工、穴周辺を塑性変形させてバーリング形状を作る成形加工等の抜き加工を行う工作機械に入力されるＮＣデータである。曲げ加工ＮＣデータは、曲げ加工を行う工作機械に入力されるＮＣデータである。

３次元モデル復元システム１は、例えば、図１１に例示するような、製造環境で使用される。図１１において、製造システム４００は、抜き加工用工作機械４１０と曲げ加工用工作機械４２０を含み、ワークを加工して成形品を製造する。製造システム４００には、ＮＣデータが供給される。ＮＣデータは、本来的には、設計情報が指定する仕様で生成される。ただし、設計情報の指定そのままの仕様では製造できない場合等の予め設定された場合には、設計情報の指定とは異なる仕様で生成される。

抜き加工用工作機械４１０は、ＮＣデータに含まれる抜き加工ＮＣデータに従って、成形品の輪郭形状を作る外形抜き加工、穴を形成する穴抜き加工、穴周辺を塑性変形させてバーリング形状を作る成形加工等の抜き加工をワークに対して行う。

曲げ加工用工作機械４２０は、ＮＣデータに含まれる曲げ加工ＮＣデータに従って、ワークを指定された位置で指定された向きに指定された角度だけ曲げる加工を行う工作機械である。

計測装置４３０は、製造装置により製造された成形品の寸法、形状などを計測する装置である。

検査装置４４０は、成形品の３次元モデルと、計測装置４３０の出力する計測データとを比較して、製造システム４００により製造された成形品の良否を判別する。検査装置４４０は、ＮＣデータが設計情報に従った仕様で生成された際には、設定データに指定された仕様で基づいて生成された成形品の３次元モデルを良否判定の基準に使用し、ＮＣデータが設計情報とは異なる仕様で生成された際には、３次元モデル復元システム１がＮＣデータに基づいて生成した３次元モデルを良否判定の基準に使用する。

次に、３次元モデル復元システム１の物理的構成について図１を参照して説明する。

３次元モデル復元システム１は、汎用のコンピュータであって、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と記憶部１２と通信部１３と入出力部１４とを備える。ＣＰＵ１１と記憶部１２と通信部１３と入出力部１４とは、内部バス９９を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１１は、記憶部１２の不揮発性メモリに記憶されたプログラムを、揮発性メモリをワークエリアとして実行することにより、後述する各種処理を実行する。

記憶部１２は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを備える。揮発性メモリは、ＣＰＵ１１のワークエリアとして使用され、不揮発性メモリはＣＰＵ１１が実行するプログラムを記憶する。

通信部１３は、ネットワーク１１０を介して、ＣＡＤシステム６０とデータベース４０とに３次元モデル復元システム１を接続する。ＣＡＤシステム６０は成形品の設計データを生成するシステムである。データベース４０については、後述する。

入出力部１４は、表示装置５０と、入力装置５１と、出力装置５２と、外部記憶装置５３とに接続される。表示装置５０は、３次元モデル復元システム１により生成された情報を表示するユーザインタフェイスである。入力装置５１は、キーボード、マウス等の情報入力装置を含むユーザインタフェイスである。出力装置５２は、印刷装置を含み、３次元モデル復元システム１で生成された情報を紙媒体に印刷する。外部記憶装置５３は、ハードディスクドライブ装置、ソリッドステートドライブ装置などを含み、３次元モデル復元システム１で生成された情報等を記憶する。なお、データベース４０を外部記憶装置５３に配置してもよい。

次に、３次元モデル復元システム１の機能構成について図２を参照しながら説明する。

前述のように、３次元モデル復元システム１は、板金加工用のＮＣデータから、抜き加工と曲げ加工の影響を考慮した、実際に成形される成形品の３次元モデルの３次元データを復元または生成するシステムである。この３次元モデル復元システム１には、板金加工用のＮＣデータとして、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０とが供給される。

抜き加工ＮＣデータ１２０は、ワークの一部を取り除く抜き加工に関し、工作機械の動作を制御するために、加工順、金型ＩＤ、加工位置座標位置、打ち抜き速度等を指定する数値データである。抜き加工ＮＣデータ１２０は、展開図データ２８から、ＣＡＭ（Ｃｏｍｕｐｕｔｏｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）ソフトウウェア、ＮＣデータ作成ソフトウェア等により、抜き加工の加工条件を加味して作成されたものである。展開図データ２８は、ＣＡＤシステム６０により生成された設計情報１０、すなわち、３次元設計データから、曲げ加工による伸びの大きさを示す伸び値を考慮して生成され、成形品の展開図を表すデータである。抜き加工ＮＣデータ１２０は、図４に例示するように、加工順、抜き加工に使用される金型の識別情報（以下、単にＩＤ）、加工位置の座標情報、打ち抜き速度、加工種別のＩＤ等の情報を含む。

一方、曲げ加工ＮＣデータ１３０は、ワークを折り曲げる曲げ加工に関し、工作機械の動作を制御するために、加工順、使用する金型のＮＣコード、金型の位置座標、加工原点を基準とする曲げの向き、曲げ角度等を指定する数値データである。なお、金型の位置座標は、加工始点の位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と加工終点の位置座標（Ｘｅ，Ｙｅ）を含む。曲げ加工ＮＣデータ１３０は、展開図データ２８に基づいて、ＣＡＭソフトウェア、ＮＣデータ作成ソフトウェア等により、曲げ加工の加工条件を加味して作成される。曲げ加工ＮＣデータ１３０は、図５に例示するように、曲げ加工に使用される曲げ金型のＩＤ、加工位置の座標情報、曲げ角度、加工原点に対する曲げの向き等の情報を含む。

３次元モデル復元システム１は、抜き加工ＮＣデータ１２０に基づいて板金製品の展開データ２８ａを復元する展開データ復元部２と、復元された展開データ２８ａと曲げ加工ＮＣデータ１３０とに基づいて板金製品の３次元モデルを復元する３次元モデル復元部３と、を備える。

また、３次元モデル復元システム１に接続されているデータベース４０は、抜き金型マスタ１４０、曲げ金型マスタ１５０、曲げ伸び値マスタ１６０、抜き許容誤差テーブル１７０、曲げ許容誤差テーブル１８０、成形加工形状マスタ１９０を備える。

抜き金型マスタ１４０は、図４に例示するように、抜き加工に使用する抜き金型の諸元情報を記憶する。諸元情報は、例えば、抜き金型の型番、金型ＩＤ、抜き金型の形状と寸法、その抜き金型を用いて実行される加工の加工種別等の情報等を含む。

曲げ金型マスタ１５０は、図５に例示するように、曲げ加工に使用する曲げ金型の諸元情報を記憶する。諸元情報は、例えば、金型ＩＤ，ＮＣコード、ダイＶ幅、曲げ半径Ｒ、加工種別、を含む。

曲げ伸び値マスタ１６０は、図６に例示するように、ワークの材質と板厚、使用する金型の型番、曲げ角度別に伸び値を記憶する。

抜き許容誤差テーブル１７０は、抜き加工別に許容誤差を記憶する。曲げ許容誤差テーブル１８０は、曲げ加工別に許容誤差を記憶する。成形加工形状マスタ１９０は、成形加工の種別とその成形加工により得られる３次元の形状とを対応付けて記憶する。

図２に示す展開データ復元部２は、抜き加工ＮＣデータ１２０を分析して抜き加工情報２００を作成する抜き加工ＮＣデータ分析部２１と、抜き金型をワーク上に配置した金型配置図２９を作図する金型配置部２２と、成形品の展開データ２８ａを作成する展開データ作成部２３と、を備える。

抜き加工ＮＣデータ分析部２１は、図４に示す抜き加工ＮＣデータ１２０に含まれている金型ＩＤをキーに抜き金型マスタ１４０を検索し、抜き加工に使用する抜き金型の諸元情報を抽出する。また、抜き加工ＮＣデータ分析部２１は、図４に示す抜き加工ＮＣデータ１２０から、展開データ２８ａを作成するのに必要な情報、例えば、加工位置の座標、加工の種別等の情報を抽出する。抜き加工ＮＣデータ分析部２１は、金型の諸元情報、加工位置の座標、加工の種別等の情報を統合して、図４に例示する抜き加工情報２００を生成する。抜き加工情報２００は、例示するように、加工順、金型型番、加工種別、金型の形状と寸法、加工位置座標などの情報を含む。

図２に示す金型配置部２２は、抜き加工ＮＣデータ分析部２１によって作成された抜き加工情報２００に含まれる加工位置座標、金型の形状、金型の寸法等に基づいて、ワーク上に抜き金型を配置した金型配置図２９を作成する処理を行う。金型配置図２９の一例を図７に示す。この金型配置図は、平面視で長方形のワーク２４の上に外形抜き金型２５ａと３つの穴抜き金型２５ｂを配置された状態を示す。

図２に示す展開データ作成部２３は、金型配置部２２により作成された金型配置図２９に基づいて成形品の展開データ２８ａを作成する処理を行う。展開データ作成部２３は、外形抜き加工により形成される成形品の外形を表す外形線図を作図する外形線作図部２３１と、穴加工によって形成される穴の形状を示す穴形状図を作図する穴形状作図部２３２と、成形加工の種別、成形形状等を含む成形加工情報を展開データ２８ａに結合する成形加工情報結合部２３３を備える。

外形線作図部２３１は、図８に例示するように、金型配置部２２により作成された金型配置図２９上に、外形線２６を作図する外形線作図処理Ｓ３０１を行う。なお、外形線２６は、外形抜き加工によって形成される成形品の外形を表す線である。具体的には、外形線作図部２３１は、外形抜き加工に使用される外形抜き金型２５ａによって形成される閉じられた領域の内側輪郭線を、外形線２６として金型配置図２９に作図する処理を行う。

穴形状作図部２３２は、図８に例示すように、外形線作図部２３１により外形線２６が作図された金型配置図２９に穴形状線２７を作図する穴形状作図処理Ｓ３０２を行う。具体的には、穴形状作図部２３２は、金型配置図２９に配置された穴加工に使用される穴抜き金型２５ｂの外周を穴形状線２７として、金型配置図２９に作図する。なお、穴形状線２７が複数存在する場合は、全ての穴形状線２７を作図する。

成形加工情報結合部２３３は、作図された外形線２６と穴形状線２７に基づいて、抜き加工により成形品の２次元の展開図を表す展開データ２８ａを作成する。さらに、成形加工情報結合部２３３は、作成した展開データ２８ａに、成形金型の識別番号、加工位置座標、成形加工の種別、寸法等の成形加工情報３０を付加する成形加工情報結合処理Ｓ３０３を行う。成形加工には、バーリング加工、タップ加工等があるが、２次元の展開データ２８ａに、成形加工により形成される３次元の成形形状を図示することはできない。このため、展開データ２８ａに成形加工情報３０を付加する形態を採用する。成形加工情報３０は、後述する３次元モデル復元部３が３次元の成形形状を復元するために使用される。

次に、図２に示す３次元モデル復元部３の機能構成について説明する。

３次元モデル復元部３は、曲げ加工ＮＣデータ１３０を分析して、曲げ加工情報３００を作成する曲げ加工ＮＣデータ分析部３１と、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０とでそれぞれ定義される加工原点を一致させる流し方向基準補正部３２と、展開データ２８ａに曲げ加工情報３００と曲げ線とを付加する曲げ加工情報結合部３３と、３次元モデルを作成する３次元モデル作成部３４と、を備える。

曲げ加工ＮＣデータ分析部３１は、図５に示す曲げ加工ＮＣデータ１３０に含まれている金型ＩＤをキーに曲げ金型マスタ１５０を参照して、曲げ加工に使用する曲げ金型の諸元情報を取得する。また、曲げ加工ＮＣデータ分析部３１は、曲げ加工ＮＣデータ１３０から３次元モデルを復元するために必要な情報、例えば、曲げ加工の曲げ順、加工位置座標、曲げ角度等の加工情報を抽出する。曲げ加工ＮＣデータ分析部３１は、これらのデータを統合して、図５に例示する曲げ加工情報３００を作成する。曲げ加工情報３００は、３次元モデルを復元するために必要な情報、例えば、曲げ金型の情報、曲げ加工の曲げ順、加工位置の始点座標と終点座標、曲げ角度等を含む。

図２に示す流し方向基準補正部３２は、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０に定義されたそれぞれの加工原点の座標値を比較して、加工原点の座標値が異なる場合、曲げ加工情報３００の加工位置座標値を抜き加工ＮＣデータ１２０の加工原点に合わせる補正をする処理を行う。

具体的に説明すると、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０には、工作機械の機械原点からの距離を予め設定することにより、それぞれの加工原点が定義されている。抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０との加工原点が異なっている場合には、座標系を統一する必要が生じる。そこで、流し方向基準補正部３２は、抜き加工ＮＣデータ１２０に加工原点として定義された機械原点からの距離の値と曲げ加工ＮＣデータ１３０に加工原点として定義された機械原点からの距離の値を抜き出す。流し方向基準補正部３２は、抜き出した２つの距離の値を比較し、値が異なっている場合は、曲げ加工情報３００の加工位置座標を補正して、抜き加工ＮＣに定義された加工原点と一致させる。

曲げ加工情報結合部３３は、展開データ２８ａが示す展開図に、曲げ加工情報３００に基づいて曲げ線を追加し、曲げ線を含む展開図を示す展開図データ２８ｂを生成する処理を行う。曲げ線を追加した展開図を図１０に例示する。また、曲げ加工情報結合部３３は、展開データ２８ｂに曲げ加工情報３００を付与する。

３次元モデル作成部３４は、データベース４０に格納された曲げ伸び値マスタ１６０と成形加工形状マスタ１９０とを参照し、展開データ２８ｂに基づいて、３次元モデルを作成する処理を行う。

図６に例示するように、曲げ伸び値マスタ１６０には、被加工物の材質と板厚、曲げ金型の型番、曲げ角度等の曲げ条件に対応した被加工物の伸び値が予め登録されている。また、成形加工形状マスタ１９０には、バーリング加工、タップ加工等の成形加工の種別に対応する３次元の形状が予め登録されている。

図２に示す３次元モデル作成部３４は、成形加工形状マスタ１９０を参照し、成形加工情報３０に基づいて３次元の成形加工形状を作成し、曲げ加工情報３００と曲げ線とに基づいて曲げ形状を作成し、最後に穴形状を作成して、３次元モデルを作成する。

以上が、３次元モデル復元システム１の機能構成である。続いて、３次元モデル復元システム１の動作について説明する。なお、３次元モデル復元システム１は、ＮＣデータが作成された後に動作する。このため、まず、板金加工に関し、設計情報１０から展開図データ２８を作成し、さらに、展開図データ２８から抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０とを作成する処理について図３を参照して説明する。

製品の３次元モデルの設計が完了すると、生成された設計情報１０に基づいて、展開図データ２８を作成する展開図データ作成処理を実行する（ステップＳ１０１）。展開図データ作成処理は、設計情報１０の形態によって、次のようにして実行される。

設計情報１０が３次元ＣＡＤデータの場合、ＣＡＤシステムの展開図自動作成機能によって、３次元ＣＡＤデータから展開図データ２８が作成される。設計情報１０が２次元三面図のＣＡＤデータの場合は、展開図作成ソフトウェアによって、三面図の各面が合成されて、展開図データ２８が作成される。設計情報１０が紙媒体の２次元三面図の場合は、人手によって、ＣＡＤを操作して展開図データ２８が作成される。

曲げ加工によって板金に伸びが発生するため、展開図データ２８を作成する際は、図６に例示した曲げ伸び値マスタ１６０に格納される伸び値を考慮して展開図データ作成処理を行う。

図３に戻り、次に、ステップＳ１０１により作成された展開図データ２８に基づいて、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０を作成するＮＣデータ作成処理を行う。抜き加工ＮＣデータ作成処理は、まず、抜き金型マスタ１４０に登録されている保有している抜き金型の情報と、保有している板金材料の情報等の加工条件を参照し、抜き金型を適当なワーク上に配置する。抜き金型マスタ１４０に登録されている情報で、抜き金型を板金材料の上に適切に配置できた場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ＮＣプログラム作成機能によって、抜き加工ＮＣデータ１２０を作成する（ステップＳ１０３）。

抜き金型マスタ１４０に登録された情報では、抜き金型を板金材料の上に配置できない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、設計情報１０の設計形状通りに成形品を加工することができない。このため、設計情報１０に含まれる寸法公差、幾何公差の範囲内に収まる他の抜き金型を選択し、抜き金型を板金材料上に配置する（ステップＳ２０１）。その後、ＮＣプログラム作成機能によって、抜き加工ＮＣデータ１２０が作成される（ステップＳ２０２）。

抜き加工ＮＣデータ１２０を作成すると、曲げ加工のＮＣデータ作成処理を行う。曲げ加工ＮＣデータの作成方法については、インプット情報の形態により次のような方法がある。

設計情報１０が３次元ＣＡＤデータの場合は、ＮＣデータ作成プログラムによって、曲げ工程に関する属性情報が抽出され、曲げ加工ＮＣデータ１３０が自動作成される。設計情報１０が２次元ＣＡＤの三面図の場合は、人手によって、曲げ順に沿って、使用する曲げ金型、曲げフランジ寸法、曲げ角度、曲げに対する曲げ回数等が入力され曲げ加工ＮＣデータ１３０が作成される。

なお、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０とが作成されると、これらのＮＣデータがＮＣ工作機械に入力され、ＮＣ工作機械は、抜き加工と曲げ加工の実加工を行う（ステップＳ１０４）。この時、実加工の前に、まず試し加工が行われ、試し加工の結果によって、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０とを修正してもよい。この場合、修正後の抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０とがＮＣ工作機械に入力され、実加工が行われる。

次に、成形品が正しく製造されているか否かをチェックするため、成形品の外観を３次元計測装置により計測する（ステップＳ１０５）。

続いて、ステップＳ１０５で計測された値と成形品の３次元モデルとを比較することにより、外観検査を行う（ステップＳ１０６）。より具体的には、外観検査装置は、データベース４０に格納されている抜き加工工程、曲げ加工工程に対応する抜き許容誤差テーブル１７０、曲げ許容誤差テーブル１８０を参照し、計測データが示す成形品と３次元モデルとの差がこれらの許容誤差の範囲内か否かを判別する。差が許容誤差の範囲内の場合には、合格と判別し、差が許容誤差の範囲外の場合には、欠陥品と判別する。

ここで、検査の基準となる３次元モデルは、ＮＣデータがステップＳ１０３で生成されたときには、設計情報１０に基づいて生成される。一方、ＮＣデータがステップＳ２０２で生成されたときには、製造される成形品は、設計情報１０が示すものとは異なる。このため、検査の基準モデルとして、３次元モデル復元システム１が、ステップＳ２０２で生成されたＮＣデータに基づいてステップＳ２０３で復元した３次元モデルを使用する。

次に、３次元モデル復元システム１が、実際に製造される製品を正確に表している３次元モデルを復元あるいは作成する３次元モデル復元処理（ステップＳ２０３）について図３を参照して説明する。

３次元モデル復元処理（ステップＳ２０３）は、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０とが作成された（ステップＳ２０２）後に実行される処理であり、展開データ復元処理（ステップＳ２１１）と３次元モデル復元処理（ステップＳ２１２）を含む。

まず、展開データ復元処理（ステップＳ２１１）について図４を参照して説明する。
展開データ復元部２は、抜き加工ＮＣデータ１２０が入力されると、これを記憶部１２に保存する。また、展開データ復元部２は、抜き加工ＮＣデータ１２０を保存したことを抜き加工ＮＣデータ分析部２１に通知する。

抜き加工ＮＣデータ分析部２１は、記憶部１２に保存された抜き加工ＮＣデータ１２０を取得し、データベース４０に格納されている抜き金型マスタ１４０を読み込み、抜き加工情報２００を生成する処理を開始する。

詳細に説明すると、抜き金型マスタ１４０には、抜き金型を識別するための金型型番及び金型ＩＤ、抜き金型の形状と寸法、成形加工の種別等の情報等が予め登録されている。一方、抜き加工ＮＣデータ１２０には、使用する抜き金型の金型ＩＤ、加工位置の座標情報、打ち抜き速度、加工の種別ＩＤ等の情報が記述されている。

抜き加工ＮＣデータ分析部２１は、抜き加工ＮＣデータ１２０から必要な情報を抽出し、抜き金型マスタ１４０に登録された情報と対応させることによって、加工順、使用される抜き金型の型番、加工種別、形状と寸法、加工位置座標（Ｘ，Ｙ）等の抜き加工情報２００を作成し、記憶部１２に保存する。

抜き加工情報２００が作成されると、金型配置部２２が、金型配置図作成処理を開始する。金型配置部２２は、抜き加工情報２００の加工位置座標（Ｘ，Ｙ）と金型の寸法とに基づき、抜き金型２５をワーク２４上に配置し、金型配置図２９を作成する。金型配置図２９の例を図７に示す。図７において、斜線部が配置された抜き金型を示す。なお、ユーザが入力装置５１を操作することにより、抜き金型２５をワーク２４上に配置してもよい。図７は、平面視で長方形のワーク２４の上に外形抜き金型２５ａと３つの穴抜き金型２５ｂを配置された状態を示す。

金型配置図２９が作成されると、展開データ作成部２３が展開データ作成処理を行う。展開データ作成処理は、図８に示す通り、成形品の外形形状を表す外形線２６を作図する外形線作図処理（ステップＳ３０１）と、穴加工によって形成される穴形状線２７を作図する穴形状作図処理（ステップＳ３０２）と、成形加工の種別、成形金型の識別番号、加工位置座標等の成形加工情報３０を展開データ２８ａに付加する成形加工情報結合処理（ステップＳ３０３）とを備える。

外形線作図処理（ステップＳ３０１）において、外形線作図部２３１は、金型配置図２９を記憶部１２から読み込み、外形線２６を作図する。外形線２６は、成形品の外形を表す線である。具体的に、外形線作図部２３１は、外形抜き加工に使用される単一もしくは複数の外形抜き金型２５ａによって形成される閉じられた領域の内側輪郭線を外形線２６として描く処理を行う。

次に、穴形状作図部２３２は、外形線が作図された金型配置図２９に穴形状線２７を描く処理を行う（ステップＳ３０２）。穴形状線２７は、ワーク２４上に配置された穴抜き金型２５ｂの外形線である。具体的に、穴形状作図部２３２は、金型配置図２９に配置された穴抜き金型２５ｂの座標情報、形状情報及び寸法情報に基づいて、穴抜き金型２５ｂの外形線を穴形状線２７としてワーク２４上に作図する。なお、穴抜き金型２５ｂが複数存在する場合は、全てについて、穴形状線２７として作図する処理を行う。

最後に、成形加工情報結合部２３３は、外形線２６と穴形状線２７とから展開図を生成し、この展開図を示す展開データ２８ａを作成する。次に、成形加工情報結合部２３３は、抜き加工ＮＣデータ分析部２１によって作成された抜き加工情報２００から、成形金型の識別番号、成形加工の種別、成形金型の加工位置座標等の情報を抽出して成形加工情報３０を作成し、成形加工情報３０を展開データ２８ａに付加する成形加工情報結合処理（ステップＳ３０３）を実行する。

以上の処理により、成形加工情報３０を付与した展開データ２８ａが作成される。展開データ復元部２は成形加工情報３０を付与した展開データ２８ａを記憶部１２に記憶させる。

次に、図３に示す３次元モデル復元処理（ステップＳ２１２）について図５を参照して説明する。

３次元モデル復元部３は、曲げ加工ＮＣデータ１３０が入出力部１４に入力されると、これを記憶部１２に保存する。また、３次元モデル復元部３は、曲げ加工ＮＣデータ１３０を保存したことを曲げ加工ＮＣデータ分析部３１に通知する。

曲げ加工ＮＣデータ分析部３１は、記憶部１２に保存された曲げ加工ＮＣデータ１３０を取得し、データベース４０に格納される曲げ金型マスタ１５０を読み込み、曲げ加工情報３００を生成する処理を開始する。

曲げ金型マスタ１５０には、ＮＣコードに対応する曲げ金型のＩＤ、ダイＶ幅、曲げ半径Ｒ、加工種別等の情報が登録されている。曲げ加工ＮＣデータ１３０には、使用される曲げ金型のＮＣコード、曲げ金型の加工位置座標、曲げ角度、加工原点に対する曲げの向き等の情報が、曲げの工程分含まれる。ここで、加工原点に対する曲げの向きとは、図９に示す通り、始点座標から終点座標を結ぶ曲げ線のＸ軸に対する向きをいう。

具体的に、曲げ加工ＮＣデータ分析部３１は、曲げ加工ＮＣデータ１３０から必要な情報を抽出し、曲げ金型マスタ１５０に登録された情報と対応させることによって、図５に示すような曲げ加工情報３００を作成する。図示するように、曲げ加工情報３００は、曲げ順、曲げ加工に使用される曲げ金型の型番、曲げパターン、加工位置の始点座標と終点座標、曲げ角度等を含む。曲げ加工ＮＣデータ分析部３１は、曲げ加工情報３００を記憶部１２に保存し、流し方向基準補正部３２に通知する。

流し方向基準補正部３２は、曲げ加工ＮＣデータ分析部３１から通知を受けると、抜き加工ＮＣデータ１２０、曲げ加工ＮＣデータ１３０、曲げ加工情報３００を記憶部１２から取得し、流し方向基準補正処理を開始する。

前提として、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０には、工作機械の機械原点からの距離を予め設定することにより、それぞれの加工原点が定義されている。

流し方向基準補正部３２は、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０からそれぞれの加工原点の座標値を比較する。加工原点の座標値が異なっている場合、流し方向基準補正部３２は、抜き加工ＮＣデータ１２０と曲げ加工ＮＣデータ１３０との加工原点の座標の差分値を計算し、曲げ加工情報３００の加工位置座標を抜き加工ＮＣの加工位置座標と統一する処理を行う。具体的に、流し方向基準補正部３２は、曲げ加工ＮＣデータ１３０の加工原点の座標（Ｘ１、Ｙ１）から抜き加工ＮＣデータ１２０の加工原点の座標（Ｘ２，Ｙ２）を減算し、差分（ＸＤ，ＹＤ）＝（Ｘ１－Ｘ２，Ｙ１－Ｙ２）を求める。流し方向基準補正部３２は、曲げ加工情報３００の加工始点位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と終点位置座標（Ｘｅ、Ｙｅ）に、それぞれ、差分（ＸＤ，ＹＤ）を加算して、抜き加工ＮＣの加工座標と統一する処理を行う。流し方向基準補正部３２は、加工位置の始点座標と終点座標を補正した曲げ加工情報３００（以下、区別のため３００Ａ）を記憶部１２に記憶させる。

曲げ加工情報結合部３３は、展開データ復元部２にて作成された展開データ２８ａと、曲げ加工ＮＣデータ分析部３１により作成された曲げ加工情報３００Ａとを結合する。具体的には、曲げ加工情報結合部３３は、展開データ２８ａが示す展開図に、曲げ加工情報３００Ａに従って曲げ線を追加し、その曲げ線に曲げ金型の型番、曲げ角度等の情報を付加する処理を行う。

展開図に曲げ線を追加する処理を説明する。曲げ加工情報結合部３３は、まず、図９に示すように、展開データ２８ａが表す展開図に、曲げ向き０°の曲げ線を追加する。なお、曲げ向き０°の曲げ線とは、Ｘ軸に平行な曲げ線に相当する。

より具体的には、曲げ加工情報結合部３３は、曲げ金型の加工始点座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と終点座標（Ｘｅ，Ｙｅ）をプロットする。例えば、図５示す曲げ加工情報の曲げ順１の曲げ加工であれば、曲げ金型の加工始点座標（５０，５０）と終点座標（４８０，５０）をプロットする。

曲げ加工情報結合部３３は、曲げ金型の加工始点座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と曲げ金型の加工終点座標（Ｘｅ，Ｙｅ）を繋いだ線が外形線２６と交差する複数の交点のうち、曲げ金型の加工始点のＸ座標Ｘｓより大きく、Ｘ値が最小となる交点の座標を、曲げ線の始点座標とする。また、曲げ金型の加工終点のＸ座標Ｘｅより小さく、Ｘ値が最大となる交点の座標を、曲げ線の終点座標とする。曲げ向き０°の曲げ加工が複数回ある場合は、曲げ回数分、本処理を繰り返し、曲げ線を図示する。

次に、曲げ加工情報結合部３３は、曲げ向き９０°の曲げ線を描く。なお、曲げ向き９０°の曲げ線とは、Ｙ軸に平行な曲げ線に相当する。より具体的には、曲げ加工情報結合部３３は、曲げ金型の加工始点座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と終点座標（Ｘｅ，Ｙｅ）をプロットする。例えば、図４に示す曲げ加工情報の曲げ順２の曲げ加工であれば、曲げ金型の加工始点座標（４０，５０）と終点座標（４０，９０）をプロットする。曲げ加工情報結合部３３は、曲げ金型の加工始点座標（Ｘｓ，Ｙｓ）と曲げ金型の加工終点座標（Ｘｅ，Ｙｅ）を繋いだ線が外形線２６と交差する複数の交点のうち、曲げ金型の加工始点Ｙ座標Ｙｓより大きく、Ｙ値が最小となる座標を、曲げ線座標始点とする。曲げ金型の加工終点Ｙ座標Ｙｅより小さく、Ｙ値が最大となる座標を、曲げ線の加工終点座標とする。曲げ向き９０°の曲げ加工が複数回ある場合は、曲げ回数分、本処理を繰り返す。

曲げ加工情報結合部３３は、他の曲げ向き曲げ線がある場合は、その曲げ線にも、同様の処理を行う。

曲げ加工情報結合部３３は、各曲げ線に曲げ加工に使用される金型の型番、曲げ線の位置座標、曲げ角度等の曲げ加工情報３００を付加する。

以上の処理をすることで、曲げ線が追加された展開図を示し且つ曲げ加工情報３００が付加された展開データ２８ｂが得られる。曲げ加工情報結合部３３は、作成した展開データ２８ｂを記憶部１２に保存し、３次元モデル作成部３４にその旨を通知する。

３次元モデル作成部３４は、曲げ加工情報結合部３３から通知を受けると、展開データ２８ｂを取得し、データベース４０に格納されている曲げ伸び値マスタ１６０と成形加工形状マスタ１９０を読み込み、３次元モデルを作成する処理を開始する。

最初に、３次元モデル作成部３４は、展開データ２８ｂから、成形加工情報結合部２３３により結合された成形加工情報３０を読み込み、成形加工の種別情報を取得する。次に、成形加工形状マスタ１９０から、取得した成形加工の種別に対応する３次元の成形形状を取得して、その成形加工形状を展開データ２８ｂの展開形状に付加する。

次に、３次元モデル作成部３４は、曲げ加工情報結合部３３で作成された曲げ加工情報３００に基づき、データベース４０に格納される曲げ伸び値マスタ１６０を参照して、展開形状を立体化する処理を行う。

図６に例示するように、曲げ伸び値マスタ１６０には、被加工物の材質情報、曲げ金型の型番、板厚情報、曲げ角度の条件セットに対応した伸び値が登録されている。３次元モデル作成部３４は、曲げ加工の各座標位置に対して、曲げ伸び値マスタ１６０から伸び値を取得し、曲げのフランジ長さを減算することによって、寸法を計算し、曲げ形状を付加し、３次元モデルを作成する。

最後に、３次元モデル作成部３４は、外形線２６の中にある穴形状線２７を３次元モデルに付加し、３次元モデルを作成する。

以上説明した３次元モデル復元処理に従い出力された３次元モデルは、ステップＳ１０２で、設計情報１０の通りに抜き金型２５を配置できないと判別された場合に、製造に実際に使用された抜き金型の情報及び配置情報を用いて生成されている。すなわち、実際の加工条件を加味して生成されているため、成形品の形状に、加工条件を加味していない設計情報１０で定義される３次元モデルよりもより一致する。従って、例えば、図３に示すように、実加工によって得られた成形品の３次元計測を行い（ステップＳ１０５）、３次元モデルと成形品の計測データとを対比する検査を行う場合（ステップＳ１０６）に、正常な成形品であるにもかかわらず、３次元モデルと異なると判断される等の動作を防止できる。

従って、例えば、特許文献１に記載の３次元物体検査装置を用いて、復元された３次元モデルと検査対象物の計測データを比較し、検査対象物を同定する処理、検査対象物に対して行うべき検査法を決定する処理、センサおよび照明系の位置、姿勢等を制御する処理などをより適切に実施することが可能となる。

但し、本処理にて出力された３次元モデルには、設備の加工誤差が含まれている。よって、実際に検査する際は、抜き許容誤差テーブル、曲げ許容誤差テーブルを定義しておき、これらの誤差の範囲内にあるか否かによって、成形品の検査をすることが望ましい。

なお、上記の説明では、３次元モデル復元システム１が一つの装置に実装されている場合について説明したが、実装形態はこれに限定されることはない。例えば、３次元モデル復元システム１の各部が別々の装置に実装され、ネットワークで接続されていても良い。

また、３次元モデル復元システム１の３次元モデル復元処理（ステップＳ２０３）は、抜き金型を設計情報通りに配置できない場合に行う処理として説明したが、抜き金型を設計情報通りに配置できた場合にも（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、実施されてもよい。

また、３次元モデル復元システム１の機能は、専用のハードウェアによっても、また、通常のコンピュータシステムによっても実現することができる。例えば、上記実施の形態で例示した３次元モデル復元システム１による各機能構成を実現させるためのプログラムを、例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶媒体に書き込んで、既存のコンピュータ、情報端末機器等は、記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、ＣＰＵがこれを実行することで、３次元モデル復元システムとして機能させることができる。また、本開示に係る３次元モデル復元方法は、３次元モデル復元システム１を用いて実施できる。

また、このようなプログラムの適用方法は任意である。プログラムを、例えば、コンピュータが読取可能な記録媒体（ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｃ）等）に格納して適用できる他、インターネット上のストレージにプログラムを格納しておき、これをダウンロードさせることにより適用することもできる。

なお、本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。即ち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１９年５月２８日に出願された、日本国特許出願特願２０１９－０９９２２０号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－０９９２２０号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１ ３次元モデル復元システム、２ 展開データ復元部、３ ３次元モデル復元部、４ ３次元モデル、１０ 設計情報、１１ ＣＰＵ、１２ 記憶部、１３ 通信部、１４ 入出力部、２１ 抜き加工ＮＣデータ分析部、２２ 金型配置部、２３ 展開データ作成部、２４ ワーク、２５ 抜き金型、２５ａ 外形抜き金型、２５ｂ 穴抜き金型、２６ 外形線、２７ 穴形状線、２８ 展開図データ、２８ａ、２８ｂ 展開データ、２９ 金型配置図、３０ 成形加工情報、３１ 曲げ加工ＮＣデータ分析部、３２ 流し方向基準補正部、３３ 曲げ加工情報結合部、３４ ３次元モデル作成部、４０ データベース、５０ 表示装置、５１ 入力装置、５２ 出力装置、５３ 外部記憶装置、６０ ＣＡＤシステム、９９ 内部バス、１１０ ネットワーク、１２０ 抜き加工ＮＣデータ、１３０ 曲げ加工ＮＣデータ、１４０ 抜き金型マスタ、１５０ 曲げ金型マスタ、１６０ 曲げ伸び値マスタ、１７０ 抜き許容誤差テーブル、１８０ 曲げ許容誤差テーブル、１９０ 成形加工形状マスタ、２００ 抜き加工情報、２３１ 外形線作図部、２３２ 穴形状作図部、２３３ 成形加工情報結合部、３００ 曲げ加工情報、４００ 製造システム、４１０ 抜き加工用工作機械、４２０ 曲げ加工用工作機械、４３０ 計測装置、４４０ 検査装置。

Claims (8)

1. 抜き加工ＮＣデータに基づいて、展開データを作成する展開データ復元部と、
   曲げ加工ＮＣデータと前記展開データとに基づいて、３次元モデルを作成する３次元モデル復元部と、
   を備える３次元モデル復元システムであって、
   前記展開データ復元部は、
   抜き加工ＮＣデータから抜き加工情報を作成する抜き加工ＮＣデータ分析部と、
   前記抜き加工情報に基づいて、抜き金型を座標位置に配置した金型配置図を作成する金型配置部と、
   前記金型配置図に基づいて展開データを作成する展開データ作成部と、
   を備え、
   前記３次元モデル復元部は、
   曲げ加工ＮＣデータから、曲げ加工情報を作成する曲げ加工ＮＣデータ分析部と、
   前記曲げ加工情報と曲げ線とを、前記展開データに結合する曲げ加工情報結合部と、
   前記曲げ加工情報と前記曲げ線とが付与された前記展開データに基づいて３次元モデルを作成する３次元モデル作成部と、
   を備える３次元モデル復元システム。
2. 前記展開データ作成部は、
   前記金型配置図に配置された外形抜き金型によって形成される閉じられた領域の内側輪郭線を外形線として作図する外形線作図部と、
   前記金型配置図に配置された穴抜き金型の外形を穴形状として作図する穴形状作図部と、
   成形加工情報を前記展開データに結合する成形加工情報結合部と、
   を備える請求項１に記載の３次元モデル復元システム。
3. 前記３次元モデル復元部は、
   抜き加工ＮＣデータと曲げ加工ＮＣデータとにそれぞれ定義された加工原点の座標値を取得し、前記曲げ加工ＮＣデータに定義された加工原点の座標値と前記抜き加工ＮＣデータに定義された加工原点の座標値の差分に基づいて、前記曲げ加工情報の加工位置座標を補正する流し方向基準補正部をさらに有する、
   請求項１又は２に記載の３次元モデル復元システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に係る３次元モデル復元システムと、
   前記３次元モデル復元システムにより生成された３次元モデルと、ＮＣデータに基づいて製造された検査対象物の外観検査データとを比較して検査を行う検査手段と、
   を備える検査装置。
5. 設計情報により指定された通りに抜き金型を配置することが可能か否かを判別する配置可否判別手段をさらに備え、
   前記検査手段は、
   前記配置可否判別手段が配置可能と判別した場合には、前記設計情報に基づいて生成された３次元モデルを比較対象として使用し、
   前記配置可否判別手段が配置できないと判別した場合には、前記３次元モデル復元システムにより生成された３次元モデルを比較対象として使用する、
   請求項４に記載の検査装置。
6. 設計情報により指定された通りに抜き金型を配置することが可能か否かを判別する配置可否判別手段と、
   前記配置可否判別手段が配置可能と判別した場合には、前記設計情報に基づいてＮＣデータを生成する手段と、
   前記配置可否判別手段が配置可能と判別した場合には、前記設計情報とは異なる仕様でＮＣデータを生成する手段と、
   をさらに備える請求項４に記載の検査装置。
7. 展開データ復元部と、３次元モデル復元部と、を備える３次元モデル復元システムによる３次元モデル復元方法であって、
   前記展開データ復元部が、抜き加工ＮＣデータに基づいて、展開データを作成する展開データ復元ステップと、
   前記３次元モデル復元部が、曲げ加工ＮＣデータと前記展開データとに基づいて、３次元モデルを作成する３次元モデル復元ステップと、
   を備え、
   前記展開データ復元ステップは、
   抜き加工ＮＣデータから抜き加工情報を作成する抜き加工ＮＣデータ分析ステップと、
   前記抜き加工情報に基づいて、抜き金型を座標位置に配置した金型配置図を作成する金型配置ステップと、
   前記金型配置図に基づいて展開データを作成する展開データ作成ステップと、
   を備え、
   前記３次元モデル復元ステップは、
   曲げ加工ＮＣデータから、曲げ加工情報を作成する曲げ加工ＮＣデータ分析ステップと、
   前記曲げ加工情報と曲げ線とを、前記展開データに結合する曲げ加工情報結合ステップと、
   前記曲げ加工情報と前記曲げ線とが付与された前記展開データに基づいて３次元モデルを作成する３次元モデル作成ステップと、
   を備える３次元モデル復元方法。
8. コンピュータに、
   抜き加工ＮＣデータから展開データを作成し、
   曲げ加工ＮＣデータと前記展開データとから、３次元モデルを作成する、
   処理を実行させ、
   前記展開データを作成する処理は、
   抜き加工ＮＣデータから抜き加工情報を作成する処理と、
   前記抜き加工情報に基づいて、抜き金型を座標位置に配置した金型配置図を作成する処理と、
   前記金型配置図に基づいて展開データを作成する処理と、
   を含み、
   前記３次元モデルを作成する処理は、
   曲げ加工ＮＣデータから、曲げ加工情報を作成する処理と、
   前記曲げ加工情報と曲げ線とを、前記展開データに結合する処理と、
   前記曲げ加工情報と前記曲げ線とが付与された前記展開データに基づいて３次元モデルを作成する処理と、
   を含むプログラム。

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