JP2008299489A - Overlapping correction CAD / CAM system - Google Patents
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Abstract
【課題】製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型の修正情報を再製作に反映させ、修正した金型を高精度かつ容易に再製作することができる重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムを提供する。
【解決手段】加工用NCデータ3に基づき金属加工装置16を用いて金型を加工するCAMシステム14と、加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データ4を取得する計測システム20と、計測点群データ4から修正箇所の詳細形状モデルデータ5を生成する部分詳細形状処理手段22とを備える。CAMシステム12は、部分詳細形状処理手段22から詳細形状モデルデータ5を入力し加工用NCデータ3に重ね合せる重ね合せインターフェース24を有する。
【選択図】図2[PROBLEMS] To reflect the correction information of a mold corrected by wisdom based on experience by a field technician at a product processing site in remanufacturing, so that the corrected mold can be remanufactured with high accuracy and ease. A type CAD / CAM system is provided.
A CAM system that processes a mold using a metal processing device based on NC data for processing, and a measurement system that acquires measurement point group data by measuring a corrected portion of the mold after processing. 20 and a partial detailed shape processing means 22 for generating the detailed shape model data 5 of the corrected portion from the measurement point group data 4. The CAM system 12 has an overlay interface 24 that inputs the detailed shape model data 5 from the partial detailed shape processing means 22 and superimposes it on the machining NC data 3.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいて修正した金型を再製作するための重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムに関する。 The present invention relates to a superposition correction type CAD / CAM system for remanufacturing a mold corrected on the basis of experience by a field technician at a product processing site.
プレス成形製品を始めとする各種機械製品は、製品形状の設計、製品の粗形材を作るための金型の設計、金型の加工、金型を用いた製品加工、寸法公差や粗面密度の計測評価等の一連の工程を経て開発されている。この一連の工程においては、3次元CADを利用したCADシステムによる形状モデル設計を基本にして、金型設計、CAMシステムによるNC加工データの生成、NC装置による金型の加工がなされ、金型設計やCAMにおいても3次元CADの利用により設計作業の効率化が図られている。また、製造部門においては、3次元形状データを利用した機械加工を行うことで製品製造工数の低減など、3次元形状データを扱うCADシステムは様々な点で有用となっている。 Various machine products such as press-molded products are designed for product shape, mold design for making rough products, mold processing, product processing using mold, dimensional tolerance and rough surface density It has been developed through a series of processes such as measurement evaluation. In this series of processes, mold design, generation of NC machining data by the CAM system, and machining of the mold by the NC device are performed based on the shape model design by the CAD system using 3D CAD. In CAM and CAM, the efficiency of design work is improved by using three-dimensional CAD. In the manufacturing department, a CAD system that handles three-dimensional shape data is useful in various respects, such as reducing the number of product manufacturing steps by performing machining using the three-dimensional shape data.
また、板材のプレス加工においては、打ち抜き金型の場合には、一対の刃間の隙間(クリアランス)や上下金型の間隔を板材と同じに保つことが重要といわれており、これらは現場技術者の長年の経験によるノウハウに依存するところが大きい。さらに、金型を利用した自動車部品の生産量は量的にも抜きん出ており、その中でもプレス金型は、生産額も大きく、金型の中での王者とも言われている。そこで、プレス成形製品の生産量を増やす手段として、複数の生産拠点でプレス成形製品を生産することが考えられる。このとき、複数の生産拠点で同一の金型を準備することが重要となる。 In the press working of plate materials, in the case of punching dies, it is said that it is important to keep the gap between the pair of blades (clearance) and the distance between the upper and lower dies the same as the plate materials. Relies heavily on the know-how of many years of experience. In addition, the production volume of automobile parts using dies is outstanding, and among them, press dies have a large production value and are said to be the king of dies. Thus, as a means for increasing the production volume of press-formed products, it is conceivable to produce press-formed products at a plurality of production bases. At this time, it is important to prepare the same mold at a plurality of production bases.
また、自動車車体のプレス金型での深絞りの金型は上下一対の金型としわ押えについても、金型設計において重要である。しわ押えは、しわの発生を防止するだけではなく、板に張りを持たせるためにも必要で、成形品の品質は金型で決まるとも言われており、金型の加工には多くのノウハウが存在する分野であり、熟練技術者の長年の経験に依存するところが多い。 In addition, a deep-drawing die in a press die for an automobile body is also important in die design with respect to a pair of upper and lower dies and a presser foot. The wrinkle presser is necessary not only to prevent the generation of wrinkles but also to give tension to the plate, and it is said that the quality of the molded product is determined by the mold. Is a field that depends on the many years of experience of skilled engineers.
プレス成形製品は複数の金型を使用して製品が作られる。これら金型は製品の加工現場で現場技能者が手作業で金型表面を磨いたり、部分的に削ったりした金型、すなわち現場で修正した金型を用いて、製品の加工がなされている。 A press-molded product is produced using a plurality of molds. These molds are processed at the product processing site using on-site technicians who have manually polished or partially shaved the mold surface, that is, on-site modified molds. .
上述した金型の設計・製作のためのCAD・CAMシステムとして、特許文献1〜4が既に開示されている。また、本発明に関連する技術として、非特許文献1、2が発表されている。
特許文献1の「NCデータ作成システム」には、CADシステムが作成した形状データに属性マークを付加した属性付加システムと、形状データや加工工程データを属性マーク対応にした加工属性としてNCデータを作成するCAMシステムが開示されている。CAMシステムは、この属性マークに対応づけられた各加工領域の加工情報に従って、加工工具が関係づけられて適用する工具が選択される。
これにより、属性付加システムのもとで各加工領域に対応する加工工程が入力できるので、設計から製作までの効率向上に効果がある。
The “NC data creation system” in
As a result, the machining process corresponding to each machining area can be input under the attribute addition system, which is effective in improving the efficiency from design to production.
特許文献2の「情報処理装置、製品の組立工程表示用プログラム、及び製品の組立工程表示方法」では、3次元CADを利用した設計・製造方法は、従来の図面ベースの2次元設計に比べ部品同士の干渉チェックや製品形状を視覚的に表現されるため設計効率の向上に役立つことに着目して、部品毎の画像を2次元データのビットマップ画像データを取得して組立てシーンを画像表示し、画像表示のための出力データ量が少なく組立て製造に活用でき、設計から組立て工数の効率化が図られている。
しかし、製品設計で作成した3次元CADデータをそのまま組立て製造には利用できないため、製品設計で作成した3次元CADデータを組立て製造向けに編集する必要がある。また、3次元CADデータを組立て製造向けに編集された3次元編集データは、製作工程の上流側である製品設計部門で設計変更があった場合、その製造向けに編集された3次元CADデータが再利用できない問題がある。
According to
However, since the 3D CAD data created by product design cannot be used as it is for assembly manufacturing, it is necessary to edit the 3D CAD data created by product design for assembly manufacturing. Also, 3D CAD data edited for assembly and manufacturing is the 3D CAD data edited for manufacturing when there is a design change in the product design department upstream of the manufacturing process. There is a problem that cannot be reused.
特許文献3の「工程設計支援装置」では、製品設計者は3次元CADシステムを用いて製品のソリッドモデルを作成するとともに、加工部位に対して加工精度情報を設定した製品モデルを作成し、工程設計者は、注意すべき高精度の加工部位を抽出すべく、加工精度の検索条件を入力すると製品モデルの中から加工部位が検索され、内径、表面粗さなどの加工属性情報を付加できる。工程設計者は、工程制約条件を参照しながら、その加工部位を加工する加工機や工具などを設定できる。これにより加工工程の設計を容易にしている。
In “Process Design Support Device” of
特許文献4の「製造向け3次元CADデータ生成装置」では、設計作成された製品3次元CADデータに基づいて作成された製造情報データと比較しながら変更分の製造情報データを構築し、その製造情報データに基づいて製造向け3次元CADデータに変換する製造向け3次元CADデータ生成装置を提供することで、設計部門で設計変更があった場合でも、組立て工程指示書を容易に作成できるようにしている。
In “3D CAD data generation device for manufacturing” in
上述したようにプレス成形製品を始めとする各種機械製品は、製品形状の設計、製品の粗形材を作るための金型の設計、金型の加工、金型を用いた製品加工、寸法公差や粗面密度の計測評価と一連の工程を経て開発されている。
また、金型製造の最終工程において、製品加工現場でその金型を用いて製品を製作し、熟練した現場技能者が金型に修正を加えることが不可欠となっている。
しかし、製品加工現場で現場技能者が金型表面を磨いたり、削ったりした金型、すなわち現場で修正した金型は、従来そのまま製品の加工に使用され、修正した金型を写真等で修正記録を残すことはあっても、その修正情報を再製作に反映することは従来できなかった。
そのため、同じ金型を複数製作する場合でも、金型毎に同様の修正を繰り返す必要があった。
As mentioned above, various machine products such as press-molded products are designed for product shape, mold design for making rough products, mold processing, product processing using mold, dimensional tolerance It has been developed through measurement and evaluation of rough surface density and a series of processes.
Further, in the final process of mold manufacturing, it is indispensable that a product is manufactured using the mold at a product processing site, and a skilled field technician modifies the mold.
However, molds that have been polished or shaved by the on-site technicians at the product processing site, that is, molds that have been modified on site, have been used in the processing of products in the past, and the modified molds are modified with photos. Even if a record is left, it has not been possible to reflect the correction information in the reproduction.
Therefore, even when a plurality of the same molds are manufactured, it is necessary to repeat the same correction for each mold.
上述した特許文献1〜特許文献4の従来技術は、設計の上流工程での設計変更を下流工程の金型設計や加工工程設計、CAMシステムに効率よく反映する装置に関するものであり、修正情報を再製作に反映することはできなかった。
そのため、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型を再製作する手段、すなわち具体的には、修正情報を再製作に反映させて「技能を技術に取り込む手段」、「擦り合せ技術を具体化する手段」が従来から強く望まれていた。
The above-described prior arts of
Therefore, means for remanufacturing molds corrected by wisdom based on experience by field technicians at the product processing site, specifically, `` means for incorporating skills into technology '' by reflecting correction information in remanufacturing, The “means for embodying the rubbing technique” has been strongly desired.
本発明はかかる要望に応えるために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型の修正情報を再製作に反映させ、修正した金型を高精度かつ容易に再製作することができる重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムを提供することにある。 The present invention has been developed to meet such a demand. That is, the object of the present invention is to reflect the correction information of the mold corrected by wisdom based on experience at the product processing site in the remanufacturing, and to remanufacture the corrected mold with high accuracy and easily. An object of the present invention is to provide a superimposition correction type CAD / CAM system.
本発明によれば、加工用NCデータに基づき金属加工装置を用いて金型を加工するCAMシステムと、
前記加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データを取得する計測システムと、
前記計測点群データから前記修正箇所の詳細形状モデルデータを生成する部分詳細形状処理手段と、を備え、
前記CAMシステムは、前記加工用NCデータに前記詳細形状モデルデータを重ね合せる重ね合せインターフェースを有する、ことを特徴とする重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムが提供される。
According to the present invention, a CAM system for processing a mold using a metal processing apparatus based on NC data for processing,
A measurement system for measuring the correction points of the mold after processing and obtaining measurement point cloud data;
Partial detailed shape processing means for generating detailed shape model data of the correction location from the measurement point cloud data,
The CAM system has an overlay interface for superimposing the detailed shape model data on the machining NC data, and an overlay correction type CAD / CAM system is provided.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記部分詳細形状処理手段は、形状生成部と形状抽出部とからなり、
前記形状生成部は、前記修正箇所の計測点群データから当該部分の詳細形状モデルデータを生成するモデルデータ生成手段を有し、
前記形状抽出部は、前記修正箇所の詳細形状モデルデータを当該部分の加工用NCデータに重ね合せる重ね合せ処理手段を有する。
According to a preferred embodiment of the present invention, the partial detailed shape processing means includes a shape generation unit and a shape extraction unit,
The shape generation unit includes model data generation means for generating detailed shape model data of the part from the measurement point cloud data of the correction location,
The shape extraction unit includes overlay processing means for overlaying the detailed shape model data of the corrected portion on the machining NC data of the part.
また、前記モデルデータ生成手段は、局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理手段を有する。 Further, the model data generating means has shape expression processing means by an implicit function having a local approximate weight average processing function.
上述した本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムによれば、計測システムによりCAMシステムで加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データを取得し、部分詳細形状処理手段により計測点群データから修正箇所の詳細形状モデルデータを生成することができる。
さらに、CAMシステムは、前記加工用NCデータに前記詳細形状モデルデータを重ね合せる重ね合せインターフェースを有するので、加工用NCデータとこれに重ね合せた詳細形状モデルデータに基づき金属加工装置を用いて金型を加工することができる。
従って、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型の修正情報を再製作に反映させ、修正した金型を高精度かつ容易に再製作することができる。
According to the overlay correction type CAD / CAM system of the present invention described above, the correction point of the mold after processing is measured by the measurement system by the measurement system to acquire the measurement point cloud data, and the measurement is performed by the partial detailed shape processing means. Detailed shape model data of the corrected portion can be generated from the point cloud data.
Furthermore, since the CAM system has an overlay interface for superimposing the detailed shape model data on the machining NC data, the metal machining apparatus is used to perform the gold processing using the machining NC data and the detailed shape model data superimposed on the machining NC data. The mold can be processed.
Therefore, it is possible to reflect the correction information of the mold corrected by the on-site technicians based on experience at the product processing site in the remanufacturing, and to easily remanufacture the corrected mold.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は本発明による重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムの全体構成図である。
この重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムは、製品の設計から製品の製造にいたる一連の作業工程に対応して、製品設計システム10、金型設計システム12、CAMシステム14、金型加工装置16、製品加工装置18、および計測システム20を備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an overlay correction type CAD / CAM system according to the present invention.
This overlay correction type CAD / CAM system corresponds to a series of work processes from product design to product manufacture, and includes a
製品設計システム10では、3次元の製品形状モデルデータ1を作成し、製品形状モデルDB11に格納する。
金型設計システム12では、製品形状モデルデータ1から金型及び金型部品を設計し、金型形状モデルデータ2を金型形状モデルDB13に格納する。
CAMシステム14は、加工工具DB15aとNCデータDB15bを用いて、金型加工装置16を制御し、加工用NCデータ3に基づき金属加工装置16を用いて金型を加工し製作する。
製品加工装置18は、プレス装置やインジェクション装置であり、製作した金型を用いて製品を加工する。製品は、例えば、プレス成形製品やインジェクション製品である。
In the
In the
The
The
製品加工装置18による製品加工において、不具合(例えば、しわ、割れの発生)があるときには、不具合を解消するために現場技能者が経験に基づいて修正を加える。この修正手段は、現場技能者の経験により任意に行われる。
計測システム20は、現場技能者による修正加工後の金型の修正箇所をCTスキャン装置などで精密に計測し、計測点群データ4を取得する。この計測点群データ4は、計測点群データDB21に格納される。
In the product processing by the
The
図1において、上述した個々のシステム10,12,14,20や加工装置16,18毎にキーボード/マウス等の入力装置8や表示装置9を設けて対応しても良いし、これらのシステムを統合して各々1台の入力装置8、表示装置9であっても構わない。また、図1の各システムや装置毎にCPUや処理プログラム、データが格納されるメモリを有していても良いし、1台のCPU装置で実現しても構わない。
In FIG. 1, an
上述した重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムでは、製品設計から金型設計、CAMシステム、金型加工、製品加工、計測システムの過程において、種々のデータベース(DataBase:DB)を介して、各システム、装置間を連携する。 In the above-described overlay correction type CAD / CAM system, in the process from product design to mold design, CAM system, mold processing, product processing, and measurement system, each system, through various databases (DataBase: DB), Link devices.
製品形状モデルDB11には、3次元CADシステム(製品設計システム10)を用いて製品の形状設計を行って作成した製品形状モデルデータ1が格納される。
金型形状モデルDB13には、製品設計システム10にて設計された製品を製造するための金型形状モデルデータ2が格納される。この金型形状モデルデータ2は、製品形状モデルデータ1を反転させたデータ群である。この金型形状モデルDB13には、製品の形状に対応に複数の金型形状モデルデータ2や金型部品情報なども格納されている。金型形状モデルデータ2はCAMシステム14への入力データとなる。
The product
The mold
加工工具DB15aには、切削工具の特性、ドリルの特性などが格納されている。また、切削工具の使用順序、プレス金型の使用順序などの工具制約条件が格納されており、CAMシステム14への入力情報となる。
NCデータDB15bには、金属加工装置16(エンドミルやフライス盤などの切削加工機)の加工用NCデータ3が格納されており、カッターパスに従った切削工具の順序、切削速度、送り速度、切り込み量などの制御データが格納される。
計測点群データDB21には、製造された金型の修正箇所をCTスキャン装置などによって読み取った計測点群データ4が格納されている。この計測点群データ4は、金型の修正箇所の表面上の点のローカル座標データであるのがよい。
The machining tool DB 15a stores characteristics of cutting tools, drill characteristics, and the like. Further, tool constraint conditions such as the order of use of cutting tools and the order of use of press dies are stored and serve as input information to the
The
The measurement point
本発明による重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムは、上述したCAMシステム14及び計測システム20の他に、部分詳細形状処理手段22及び重ね合せインターフェース24を備える。
部分詳細形状処理手段22は、上述した計測点群データ4から修正箇所の詳細形状モデルデータ5を生成する機能を有する。
重ね合せインターフェース24は、CAMシステム14に内蔵される。重ね合せインターフェース24は、部分詳細形状処理手段22から詳細形状モデルデータ5を入力し、加工用NCデータ3に重ね合せる機能を有する。
The overlay correction CAD / CAM system according to the present invention includes a partial detailed shape processing means 22 and an
The partial detailed shape processing means 22 has a function of generating the detailed
The
部分詳細形状処理手段22は、形状生成部22Aと形状抽出部22Bとからなる。
形状生成部22Aは、金型修正箇所の計測点群データ4から当該部分の詳細形状モデルデータ5を生成するモデルデータ生成手段を有する。このモデルデータ生成手段は、局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理手段を有する。
形状抽出部22Bは、金型修正箇所の詳細形状モデルデータ5を修正箇所の加工用NCデータ3に重ね合せる手段(重ね合せ処理手段)を有する。
The partial detailed shape processing means 22 includes a
The
The
部分詳細形状モデルDB23には、計測点群データDB21から部分形状モデルデータ4を読み込んで局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理手段によって作成された詳細形状モデルデータ5が格納されている。
The partial detailed
図2は、図1の各システムとデータベースとの関係を示す図である。
本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムを構成する部分詳細形状処理手段22は、部分詳細形状モデルDB23および計測点群データDB21を使用する。図1、図2で示した各システムは、上述した各データベース11,13,15a,15b,21,23に処理結果のデータを格納・参照する。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between each system of FIG. 1 and a database.
The partial detailed shape processing means 22 constituting the overlay correction type CAD / CAM system of the present invention uses the partial detailed
図1、図2に示した重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムは、立体同士の集合演算により立体形状を表現するソリッドモデルを取り扱う機能を備えていればよく、従来からのソリッドモデラの機能と同様でよい。また、金型設計システム12、CAMシステム14、計測システム20などは、従来の各種システムと装置、例えば、特許文献1〜特許文献4で用いられているシステムを用いても良い。
本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムは従来のCAMシステムと連携できるように構成されており、CAMシステムとの連携は重ね合せインターフェース24が司る。具体的には、後述する図5において、重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムの動作を説明するが、端末装置から「重ね合せ処理」が指定されたときに本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムを実行する。
The overlay correction CAD / CAM system shown in FIGS. 1 and 2 only needs to have a function of handling a solid model that expresses a solid shape by a set operation between solids, and is similar to the function of a conventional solid modeler. It's okay. The
The overlay correction type CAD / CAM system of the present invention is configured to be able to cooperate with a conventional CAM system, and the
図3は金型部品の例であり、表示装置の画面上で、この金型に修正が加えられた印(Rから矢印で指された個所)が付けられていることを示している。 FIG. 3 shows an example of a mold part, and shows that a correction mark (a point indicated by an arrow from R) is attached to the mold on the screen of the display device.
図4は本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムによって重ね合せ処理を行うための重ね合せ管理テーブルの例である。この例では、各重ね合せ個所対応に、重ね合せ前の金型形状モデルデータ2と部分詳細形状モデルデータ5の格納場所が登録されており、各々の形状モデルデータ2,5の格納場所(Addr1,Addr2)が割当てられている。
FIG. 4 is an example of an overlay management table for performing overlay processing by the overlay correction type CAD / CAM system of the present invention. In this example, the storage locations of the mold
図5は本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムの動作フロー図である。
図5において、CAMシステム14は金型形状モデルDB13から金型、あるいは金型部品の形状モデルデータ2を読み込んで(S1)、その金型形状を表示装置9に表示する(S11)。次に、CAMシステム14の利用者、すなわちCAM設計者は加工単位ごとの領域を表示装置9の入力装置、例えばマウスで指定する(S21)。CAMシステム14はこの領域に対応する形状モデルデータ2を得る(S2,S3)。この領域に対して、S4において端末装置から「重ね合せ処理」が指定される(YES)と、S5,S6,S7の処理が実行される。この処理はCAMシステム14と連携動作している重ね合せインターフェース24を介して形状抽出部22Bが動作する。
FIG. 5 is an operation flowchart of the overlay correction type CAD / CAM system of the present invention.
In FIG. 5, the
すなわち、重ね合せ領域に対応した領域の形状モデルデータ2と部分詳細形状モデルデータ5を金型形状モデルDB13と部分詳細形状モデルDB23から抽出して、重ね合せ管理テーブルに登録する(S5,S6)。複数の重ね合せ個所に対応する処理が終了すると、この処理時に重ね合せ管理テーブルに基づいて、「重ね合せ属性値」も作成され、金型形状モデルDB13に格納される。次に、部分詳細形状モデルDB23から抽出した高精度の形状モデルデータ4に対応して、切削工具、切削速度、切り込み量などのNCデータを生成する(S7)。
That is, the
S4において端末装置から「重ね合せ処理」が指定されない(NO)と、金型設計にて生成された形状モデル2に従って、切削工具、切削速度、切り込み量などのNCデータを生成する(S41)。
S8において、次の領域指定が有れば(YES)、S2に戻り、無い場合(NO)には、S9で指定されなかった領域に対して、切削工具、切削速度、切り込み量などのNCデータを生成して、終了する。
If “superposition processing” is not designated from the terminal device in S4 (NO), NC data such as a cutting tool, a cutting speed, and a cutting amount is generated in accordance with the
In S8, if the next area is specified (YES), the process returns to S2, and if not (NO), NC data such as a cutting tool, a cutting speed, and a cutting amount is applied to the area not specified in S9. And exit.
図6は図1に示した部分詳細形状処理手段22の形状生成部22Aの動作フロー図である。
形状生成部22Aは修正後の金型の計測点群データ4が格納されている計測点群データDB21から計測点群データ4を読み込んで(S51)、部分領域毎に局所近似重み平均処理を特徴とした陰関数による詳細形状モデルデータ5を作成し(S52)、部分詳細形状モデルDBに格納する(S53)。
なお、図5、図6に示した実施例においては、陰関数による形状表現データを一括して作成する例を示したが、図5の処理過程で部分詳細形状モデルデータ5が必要になった都度、この部分詳細形状モデル生成手段の形状生成部が動作する方式であっても構わない。
FIG. 6 is an operation flowchart of the
The
In the embodiment shown in FIG. 5 and FIG. 6, an example in which shape expression data based on an implicit function is created at a time is shown. However, partial detailed
以下、局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理について、説明する。 In the following, the shape representation process using an implicit function having a local approximate weight average processing function will be described.
(モデリングツールとしての陰関数曲面)
近年、より自由度の高い形状表現として,点をベース(Point based)とした表現手法が注目されている。これをさらに進めて,高々2次か3次の多項式を含む球(又は楕円球)を台(サポート)とするコンパクトな陰関数形式のボリューム(等値面が表面、正領域が内部,負の領域が外部,あるいはその逆)を空間内にばら撒いて表面点群を近似するSLIM(Sparse Low−degree IMplicit)曲面の利用が提案されている。
(Implicit function surface as a modeling tool)
In recent years, as a shape expression having a higher degree of freedom, an expression method based on a point is attracting attention. Proceeding this further, a compact implicit volume with a sphere (or elliptical sphere) containing at most a second or third order polynomial (support), with isosurfaces on the surface, positive areas inside, negative The use of a SLIM (Sparse Low-degree IMtricity) curved surface that approximates a surface point group by dispersing a region outside or vice versa in space has been proposed.
SLIM曲線は、従来の三角形パッチや有限要素法のメッシュで用いられているセル内面(及びそれらで仕切られたボリューム要素)のように必ずしも境界において頂点や稜線などの位相要素が一致(適合要素)していなくともよく、非適合(non−conforming)要素として数値解析できる手法である。
また必ずしも境界をそろえなくてもよいことから自由に移動,変形,追加(以上が形状モデリングにおける基本的な操作)ができるPoint Basedの利点を生かしつつ,それよりも,また形状表現の主流である三角形パッチ(区分一次補間:PL)よりも少ない要素数で形状表現が可能である。また、さらに階層的に組み合わせることにより、形状表現の精度を高めることが可能である。
The SLIM curve does not necessarily match the topological elements such as vertices and ridgelines at the boundary like the cell inner surface (and volume element partitioned by them) used in conventional triangular patches and finite element meshes (conformant elements). This is a technique that can be numerically analyzed as a non-conforming element.
In addition, since it is not always necessary to align the boundary, it is the mainstream of shape expression, taking advantage of Point Based, which allows you to freely move, transform, and add (the above are basic operations in shape modeling). Shape representation is possible with fewer elements than triangular patches (sectioned linear interpolation: PL). Further, the accuracy of shape expression can be increased by further hierarchical combination.
2次または3次の多項式を含みその有効範囲である球状の台(support)同士をその外では0に近づくようにGaussian likeな重みをつけて,重複させて足し合わせる(被覆)ことにより、表面を隙間なく埋めることができる。従って、位相的な不具合があったり(穴や重なり),まったくでたらめな三角形の集合(polygon soup)が入力であってもソリッド化でき、測定ノイズがある場合にはスムージングができるなどの利点がある。 By adding and overlapping (covering) Gaussian-like weights so that the spherical supports including the second-order or third-order polynomials, which are in the effective range, are close to zero outside the surface. Can be filled without gaps. Therefore, there are advantages such as topological defects (holes and overlaps), solidity even when a very random triangle set is input, and smoothing when there is measurement noise. .
また非適合な被覆法による形状表現であるが,SLIM曲面の合成(最小二乗法を用いてblend)の際にPartition of Unityを満たすように合成することが可能なので(重みの総和が1になるように)離散的なスカラー場やベクトル場(つまり各要素に関数値をセットしたとき)の積分(離散的には和)が発散しないようにも定義できるので,各種数値解析におけるメッシュとしての利用も可能である。
この手法を用いることにより,不完全なソリッドや(表面およびボリューム)測定点群を入力とすることが可能となり,また市販のCADよりも高速で直感的な変形やモデリング(陰関数表現として式で表現されているので境界表現では失敗しやすい集合演算が頑健にできる)が可能となる。
Although it is a shape expression by a non-conforming covering method, it can be synthesized so as to satisfy the Partition of Unity when the SLIM surface is synthesized (blended using the least square method) (the sum of weights is 1). It is possible to define the integration (discretely sum) of a discrete scalar field or vector field (that is, when a function value is set for each element) so that it can be used as a mesh in various numerical analyses. Is also possible.
By using this method, it is possible to input imperfect solids and (surface and volume) measurement point groups, and it is faster and more intuitive than the commercially available CAD and modeling (expression as an implicit function expression). It is possible to robustly perform set operations that are likely to fail with boundary representation.
(SLIM曲面の変形)
図7はSLIM曲面の例を示す図である。三角形メッシュでは膨大な三角形が必要な対象でも,サポート球を表面に配置して,この図のような低次の多項式で表現することにより,少ないデータでの細部を保持した表現が可能である。要素としてはサポート球の中心,半径,および近似多項式の3つ組みが最小単位となる。
(Deformation of SLIM curved surface)
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a SLIM curved surface. Triangular meshes can be used for objects that require a large number of triangles by placing support spheres on the surface and expressing them with a low-order polynomial as shown in this figure. The minimum unit is the triple of the support sphere center, radius, and approximate polynomial.
例えば、サポート球の中心をローカル座標の原点とし、サポート球内の曲面を任意の直交座標系x,y,zにおいて、例えば式(1)の陰関数で表すことができる。
f(x、y)=z−Q(x,y)
=z−(Ax2+By2+Cxy+Dx+Ey+F)
=0・・・(1)
式(1)において、6点以上の計測点群データ4の座標から、6つの係数A,B,C,D,E,Fが求まる。従って、サポート球の中心,半径,および陰関数の近似多項式でサポート球内の曲面を定義することができる。
For example, the center of the support sphere can be the local coordinate origin, and the curved surface in the support sphere can be represented by an implicit function of the equation (1) in an arbitrary orthogonal coordinate system x, y, z.
f (x, y) = z-Q (x, y)
= Z- (Ax 2 + By 2 + Cxy + Dx + Ey + F)
= 0 (1)
In equation (1), six coefficients A, B, C, D, E, and F are obtained from the coordinates of the measurement
図8は、SLIM曲面を用いた処理の流れを示す図である。この例では,三角形メッシュの変形でよく使われているスムーズなLaplacian(ラプラス)変形(頂点を移動させるが,周りと比べて特出している点は平均的な移動に修正する)をSLIM曲面に適用している。 FIG. 8 is a diagram showing a flow of processing using the SLIM curved surface. In this example, the smooth Laplacian deformation (moving vertices, which is often used for deforming triangular meshes, but correcting the points that are special compared to the surroundings) to the SLIM surface Applicable.
SLIM曲面はPoint Basedのように陽には隣接関係(位相情報)を持っていないので,その都度サポートの中心点同士の互いの包含関係でその場限りの連結グラフを作成する(図8A,B)。これら隣接関係を保持したままサポートの中心点を選んで移動させることによりラプラス変形を行い(図8C)、その際にオリジナルのSLIM曲面に対して,サポートを球から楕円球に拡張して,サポートを局所的に変形し(図8D、図9),その後にサポート内の多項式を変形する(図8E)という2段階の処理となっている。これによりダイナミックな変形が細部の形状を保持したまま,リアルタイムに処理が可能となる。 Since the SLIM surface does not have an adjoint relationship (phase information) like Point Based, an ad hoc connected graph is created by the inclusive relationship between the support center points each time (FIGS. 8A and 8B). ). Laplace deformation is performed by selecting and moving the center point of the support while maintaining the adjacency relationship (FIG. 8C). At that time, the support is expanded from the sphere to the elliptic sphere for the original SLIM surface. Is locally transformed (FIGS. 8D and 9), and then the polynomial in the support is transformed (FIG. 8E). As a result, the dynamic deformation can be processed in real time while maintaining the detailed shape.
上述した局所近似重み平均処理機能を有した陰関数による形状表現処理の主な特長は次の通りである。
(1)陰関数による形状表現である。例えば、詳細形状モデルデータ5をサポート(球)の中心位置,半径,および近似多項式の3つで表現する。
(2)局所関数のブレンディングができる。
多数決により内外を決める。縄張り(球)の中心に近いほど影響力が大きい。
(3)2値画像に対する局所陰関数の当てはめができる。
例えば、詳細形状モデルデータ5を球の中心を原点とする局所座標系において、2次多項式で表し、計測点群データ2を用いて、次元と同じ個数の変数を持つ2次多項式を最小二乗法で当てはめることができる。
(4)曲面全体の定義
球が重なっている場所では、ブレンド(重み付き平均化)をする。
The main features of the shape expression processing by the implicit function having the above-mentioned local approximate weight average processing function are as follows.
(1) Shape representation by implicit function. For example, the detailed
(2) The local function can be blended.
Decide inside and outside by majority vote. The closer to the center of the territory (sphere), the greater the influence.
(3) A local implicit function can be applied to a binary image.
For example, the detailed
(4) Definition of the entire curved surface Where the spheres overlap, blend (weighted averaging).
上述したように製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正した金型を複数作成するために、本発明では、熟練者の技によって修正された金型の修正個所の形状モデルを高精度で復元し、CAMシステムにおいて金型加工用のNCデータを作成するときに、元の金型形状モデルに対して修正個所に相当する個所に重ね合せる。
これにより、「技能を技術に取り込む」ことが可能となり、今後ますます重要になると予想される「擦り合せ技術」の具体的な実現に近づく。
As described above, in order to create a plurality of dies corrected by wisdom based on experience by field technicians at the product processing site, in the present invention, the shape model of the correction part of the dies corrected by the skill of the skilled worker is used. When the NC data for mold processing is created in the CAM system with high accuracy, the original mold shape model is overlaid at a position corresponding to the correction position.
This makes it possible to “take skills into technology” and approach the concrete realization of “rubbing technology” that is expected to become increasingly important in the future.
なお、上述の説明では、本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムを、製品加工現場で現場技能者が経験に基づいた知恵によって修正された金型を複数作成するときに適用した例を示したが、試作品の製造など少量の製品を作る場合には、金型を利用せずに製品3次元形状モデルを入力データとして直接製品を作成するためのNCデータを生成することになる。その場合には、CAMシステムへの入力データを金型形状モデルDB13から製品3次元形状モデルDB11に切替えれば、本発明の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステムがそのまま適用可能である。
The above description shows an example in which the overlay correction type CAD / CAM system of the present invention is applied when a plurality of dies corrected by wisdom based on experience are created on site by a site technician. However, when producing a small amount of product such as manufacturing a prototype, NC data for directly creating a product is generated using the product three-dimensional shape model as input data without using a mold. In that case, if the input data to the CAM system is switched from the mold
上述した、本発明の陰関数による形状表現処理手段によって、
(1)形状欠損部の穴埋めができる、
(2)ブール操作(集合操作)、ブレンディング(混合操作)、モーフィング等各種の形状操作が容易である、
(3)面のスムージングが容易である、
(4)鋭利な特徴が表現できる、
(5)大規模なデータが扱える、などの特長がある。
さらに、
(6)形状の穴埋め処理が高精度でできる、
(7)面のスムージング処理が高速、高精度で行える、
(8)鋭利な特徴を有する形状表現時に好適な結果が得られる、などの有用性がある。
By the shape expression processing means by the implicit function of the present invention described above,
(1) The filling of the shape defect portion is possible.
(2) Various shape operations such as Boolean operations (set operations), blending (mixing operations), and morphing are easy.
(3) Surface smoothing is easy.
(4) Sharp features can be expressed,
(5) It has features such as handling large-scale data.
further,
(6) The shape can be filled with high accuracy.
(7) Smoothing of the surface can be performed with high speed and high accuracy.
(8) Useful in that a suitable result can be obtained when expressing a shape having sharp features.
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to the Example and embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 形状モデルデータ、2 金型形状モデルデータ、
3 加工用NCデータ、
4 計測点群データ、5 詳細形状モデルデータ、
8 入力装置、9 表示装置、
10 製品設計システム、11 製品3次元形状モデルDB、
12 金型設計システム、13 金型形状モデルDB、
14 CAMシステム、15a 加工工具DB、15b NCデータDB、
16 金型加工装置、18 製品加工装置、20 計測システム、
21 計測点群データDB、22 部分詳細形状処理手段、
22A 形状生成部、22B 形状抽出部、
24 重ね合せインターフェース
1 shape model data, 2 mold shape model data,
3 NC data for machining,
4 Measurement point cloud data, 5 Detailed shape model data,
8 input devices, 9 display devices,
10 product design system, 11 product 3D shape model DB,
12 mold design system, 13 mold shape model DB,
14 CAM system, 15a Machining tool DB, 15b NC data DB,
16 mold processing equipment, 18 product processing equipment, 20 measuring system,
21 measurement point cloud data DB, 22 partial detailed shape processing means,
22A shape generator, 22B shape extractor,
24 Overlay interface
Claims (3)
前記加工後の金型の修正箇所を計測して計測点群データを取得する計測システムと、
前記計測点群データから前記修正箇所の詳細形状モデルデータを生成する部分詳細形状処理手段と、を備え、
前記CAMシステムは、前記加工用NCデータに前記詳細形状モデルデータを重ね合せる重ね合せインターフェースを有する、ことを特徴とする重ね合わせ修正型CAD・CAMシステム。 A CAM system for processing a mold using a metal processing device based on NC data for processing;
A measurement system for measuring the correction points of the mold after processing and obtaining measurement point cloud data;
Partial detailed shape processing means for generating detailed shape model data of the correction location from the measurement point cloud data,
The CAM system has an overlay interface for superimposing the detailed shape model data on the machining NC data, and is an overlay correction type CAD / CAM system.
前記形状生成部は、前記修正箇所の計測点群データから当該部分の詳細形状モデルデータを生成するモデルデータ生成手段を有し、
前記形状抽出部は、前記修正箇所の詳細形状モデルデータを当該部分の加工用NCデータに重ね合せる重ね合せ処理手段を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の重ね合わせ修正型CAD・CAMシステム。 The partial detailed shape processing means includes a shape generation unit and a shape extraction unit,
The shape generation unit includes model data generation means for generating detailed shape model data of the part from the measurement point cloud data of the correction location,
2. The overlay correction CAD / CAM according to claim 1, wherein the shape extraction unit includes a superimposition processing unit that superimposes the detailed shape model data of the correction portion on the machining NC data of the part. system.
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| CN110309623A (en) * | 2019-07-11 | 2019-10-08 | 段亚斌 | A kind of method of environmental monitoring track laying |
| US11460829B2 (en) | 2020-01-31 | 2022-10-04 | Fujifilm Business Innovation Corp. | Management apparatus and non-transitory computer readable medium |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005034961A (en) * | 2003-07-16 | 2005-02-10 | Toyoda Mach Works Ltd | Numerical control machining device |
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