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技術 形状評価方法

出願人 マツダ株式会社
発明者 竹内英雄小田修二
出願日 1993年3月30日 (27年8ヶ月経過) 出願番号 1993-071836
公開日 1994年10月18日 (26年2ヶ月経過) 公開番号 1994-288763
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置 測定手段を特定しない測長装置
主要キーワード 近似二次曲線 仮想曲線 選択測定 所定許容範囲 許容変動 選択個数 算出区間 三次曲線
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年10月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

構成

被測定物の形状データから第一の仮想曲線を求め、測定値の変動分を算出する。この変動分が許容範囲(2P)を越えた場合に、上記の測定値を得た測定部分欠陥部と判定する。欠陥部の測定値を除いた残りの形状データから第二の仮想曲線を求め、欠陥部の測定値の変動量を算出する。各仮想曲線は、中心測定値から前後にそれぞれ所定個数置きに、または連続して、複数個選択測定値を選択し、これら選択測定値および中心測定値から中心測定値に対応する近似値を算出し、この近似値を測定値の全域に渡って算出することにより求める。

効果

被測定物が備えるべき本来の形状が不明の場合において、欠陥部の位置を検出すると共に、第二の仮想曲線に対する欠陥部の変動量を高精度で算出することができる。よって、例えば被測定物の表面等に形成された微小凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を評価することが可能となる。

概要

背景

一般に、プレス成形射出成形等により成形された各種成形品等の被測定物は、金型内では設計通りの形状となっているものの、一旦、金型から取り出すと、例えば、被測定物を形成する材料が備えている弾性塑性復元力応力等の諸特性により、その形状が僅かに変化する。このため、被測定物の形状は、所望する本来の形状とは微妙に異なり、同一とはならない。従って、微細な加工が施される成形品においては、その変形の変動量を把握すると共に、変動量を無視できる程度に低減する必要がある。

ところが、上記の変動量は、例えば温度、時間、圧力等の成形条件や、金型と材料の相性等の種々の因子が互いに重なり合った結果として表れているため、被測定物の設計図面や、金型の寸法等から求めることは不可能となっている。

そこで、従来より、プレス成形や射出成形等により成形された被測定物の変形の変動量を算出し、その形状の良否を評価する方法として、例えば、特開平4-104002号公報に開示されているような測定装置を用いた形状評価方法が行われている。上記従来の形状評価方法は、先ず、被測定物を挟む位置にCCDカメラストロボとを配置し、被測定物の輪郭をCCDカメラで撮影した後、画像処理を行って輪郭の端部を二値化データに変換する。次に、上記の二値化データと、予め測定装置に記憶された基準データとを比較し、その差である変動量を算出すると共に、変動量が所定許容範囲内に入っているか否かにより、被測定物の輪郭の形状の良否を評価している。

概要

被測定物の形状データから第一の仮想曲線を求め、測定値の変動分を算出する。この変動分が許容範囲(2P)を越えた場合に、上記の測定値を得た測定部分欠陥部と判定する。欠陥部の測定値を除いた残りの形状データから第二の仮想曲線を求め、欠陥部の測定値の変動量を算出する。各仮想曲線は、中心測定値から前後にそれぞれ所定個数置きに、または連続して、複数個選択測定値を選択し、これら選択測定値および中心測定値から中心測定値に対応する近似値を算出し、この近似値を測定値の全域に渡って算出することにより求める。

被測定物が備えるべき本来の形状が不明の場合において、欠陥部の位置を検出すると共に、第二の仮想曲線に対する欠陥部の変動量を高精度で算出することができる。よって、例えば被測定物の表面等に形成された微小凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を評価することが可能となる。

目的

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被測定物が備えるべき本来の形状が不明の場合において、本来の形状を近似曲線として求め、この近似曲線に対する被測定物の変動量を算出することにより、例えば、被測定物の表面等に形成された微小な凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を評価することが可能な形状評価方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
9件

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請求項1

被測定物の形状を形状測定器にて測定し、測定値から近似により近似曲線を求めた後、近似値に対する測定値の変動分を算出し、この変動分が所定許容範囲を越えた場合に、上記測定値を得た測定部分欠陥部と判定する一方、上記欠陥部の測定値を除いた残りの測定値から近似により近似曲線を再度求めた後、近似値に対する欠陥部の測定値の変動量を算出することを特徴とする形状評価方法

請求項2

中心となる測定値から前後にそれぞれ所定個数置きに、または連続して、複数個の測定値を選択した後、上記中心測定値を含めた該測定値から中心測定値に対応する近似値を算出し、上記近似値を測定値の全域に渡って算出することにより近似曲線を求めることを特徴とする請求項1記載の形状評価方法。

技術分野

0001

本発明は、例えばプレス成形射出成形等により成形された被測定物における表面等の形状の良否を評価する形状評価方法に関するものである。

背景技術

0002

一般に、プレス成形や射出成形等により成形された各種成形品等の被測定物は、金型内では設計通りの形状となっているものの、一旦、金型から取り出すと、例えば、被測定物を形成する材料が備えている弾性塑性復元力応力等の諸特性により、その形状が僅かに変化する。このため、被測定物の形状は、所望する本来の形状とは微妙に異なり、同一とはならない。従って、微細な加工が施される成形品においては、その変形の変動量を把握すると共に、変動量を無視できる程度に低減する必要がある。

0003

ところが、上記の変動量は、例えば温度、時間、圧力等の成形条件や、金型と材料の相性等の種々の因子が互いに重なり合った結果として表れているため、被測定物の設計図面や、金型の寸法等から求めることは不可能となっている。

0004

そこで、従来より、プレス成形や射出成形等により成形された被測定物の変形の変動量を算出し、その形状の良否を評価する方法として、例えば、特開平4-104002号公報に開示されているような測定装置を用いた形状評価方法が行われている。上記従来の形状評価方法は、先ず、被測定物を挟む位置にCCDカメラストロボとを配置し、被測定物の輪郭をCCDカメラで撮影した後、画像処理を行って輪郭の端部を二値化データに変換する。次に、上記の二値化データと、予め測定装置に記憶された基準データとを比較し、その差である変動量を算出すると共に、変動量が所定許容範囲内に入っているか否かにより、被測定物の輪郭の形状の良否を評価している。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記従来の方法では、被測定物の輪郭の端部の変動量しか算出できないため、例えば、被測定物の表面等に形成された微小凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を評価することができないという問題点を有している。また、被測定物の形状の良否を評価するためには、基準データを予め測定装置に記憶させなければならず、従って、基準データを用意できない被測定物は、変動量を算出することができず、形状の良否を評価することが不可能となっている。

0006

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被測定物が備えるべき本来の形状が不明の場合において、本来の形状を近似曲線として求め、この近似曲線に対する被測定物の変動量を算出することにより、例えば、被測定物の表面等に形成された微小な凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を評価することが可能な形状評価方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

請求項1記載の発明の形状評価方法は、上記の課題を解決するために、被測定物の形状を形状測定器にて測定し、測定値から近似により近似曲線を求めた後、近似値に対する測定値の変動分を算出し、この変動分が所定許容範囲を越えた場合に、上記測定値を得た測定部分欠陥部と判定する一方、上記欠陥部の測定値を除いた残りの測定値から近似により近似曲線を再度求めた後、近似値に対する欠陥部の測定値の変動量を算出することを特徴としている。

0008

請求項2記載の発明の形状評価方法は、上記の課題を解決するために、請求項1記載の形状評価方法において、中心となる測定値から前後にそれぞれ所定個数置きに、または連続して、複数個の測定値を選択した後、上記中心測定値を含めた該測定値から中心測定値に対応する近似値を算出し、上記近似値を測定値の全域に渡って算出することにより近似曲線を求めることを特徴としている。

0009

請求項1記載の方法によれば、被測定物の形状を形状測定器にて測定し、測定値から近似により近似曲線を求めた後、近似値に対する測定値の変動分を算出し、この変動分が所定許容範囲を越えた場合に、上記測定値を得た測定部分を欠陥部と判定するので、被測定物が備えるべき本来の形状が不明であっても、測定値から近似曲線を求め、被測定物の欠陥部の位置を検出することができる。また、上記欠陥部の測定値を除いた残りの測定値から近似により近似曲線を再度求めた後、近似値に対する欠陥部の測定値の変動量を算出するので、被測定物が備えるべき本来の形状が不明であっても、測定値から本来の形状により一層近い近似曲線を求め、この近似曲線に対する被測定物の欠陥部の変動量を算出することができる。

0010

それゆえ、被測定物が備えるべき本来の形状が不明の場合において、本来の形状を近似曲線として求め、この近似曲線に対する被測定物の欠陥部の変動量を高精度で算出することができる。これにより、例えば、被測定物の表面等に形成された微小な凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を正確に評価することが可能となる。

0011

請求項2記載の方法によれば、中心となる測定値から前後にそれぞれ所定個数置きに、または連続して、複数個の測定値を選択した後、上記中心測定値を含めた該測定値から中心測定値に対応する近似値を算出するので、近似値の算出に時間が掛からない。また、上記近似値を測定値の全域に渡って算出することにより近似曲線を求めるので、測定値の全域において、高精度で滑らかな近似曲線を求めることが可能となる。

0012

本発明の一実施例について図1ないし図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。

0013

図1に示すように、本実施例にかかる形状評価方法は、例えば、プレス成形や射出成形等により成形された各種成形品等の被測定物の表面等を形状測定器にて測定することにより、例えば表面等に形成された微小な凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を評価する方法である。

0014

先ず、図1(a)に示すように、形状の良否の評価を所望する被測定物の表面等を形状測定器にて測定し、これら測定値を形状データとする。この形状データは、例えば横軸を測定位置とし、縦軸を所定の基準点からの高さで示した点列のデータである(同図中、便宜上、形状データを実線で示す)。

0015

次に、同図(b)に示すように、上記の形状データから、例えば二次曲線近似により近似曲線としての第一の仮想曲線を求める(同図中、便宜上、第一の仮想曲線を点線で示す)。尚、この第一の仮想曲線の求め方については後述する。

0016

次いで、同図(c)に示すように、第一の仮想曲線を基準線とし、この基準線を中心として許容変動分(±P)を設定する。即ち、基準線を中心とした幅(2P)の許容範囲を設定する。上記の許容範囲は、微細な加工が施された被測定物において、被測定物の形状データが第一の仮想曲線と異なっていても、第一の仮想曲線に対する形状データの変動分が無視できる範囲である。従って、上記の許容変動分(±P)は、例えば、被測定物の成形に要求される精度等に応じて、最適となるように適宜設定すればよい。

0017

その後、第一の仮想曲線と形状データとの差である変動分を算出し、許容範囲を越えた部分(同図中、便宜上、網掛けで示す)、即ち、許容範囲を越えた測定値を得た被測定物の測定部分を欠陥部と判定する。

0018

次に、同図(d)に示すように、上記の欠陥部の測定値を除いた残りの形状データから、例えば二次曲線近似により近似曲線としての第二の仮想曲線を求める(同図中、便宜上、第二の仮想曲線を点線で示す)。尚、この第二の仮想曲線の求め方については後述する。

0019

続いて、同図(e)に示すように、第二の仮想曲線を基準線とし、この基準線に対する上記の欠陥部の測定値の変動量を算出する。

0020

このように、形状データから、例えば二次曲線近似により第一の仮想曲線を求めるので、被測定物が備えるべき本来の形状が不明であっても、被測定物の欠陥部の位置を正確に検出することが可能となっている。また、欠陥部の測定値を除いた残りの形状データから、例えば二次曲線近似により第二の仮想曲線を求めるので、第二の仮想曲線は、被測定物が備えるべき本来の形状により一層近いものとなる。よって、被測定物の欠陥部の変動量を、例えば 1/100mm〜1/1000mmの精度で算出することが可能となっている。

0021

これにより、被測定物が備えるべき本来の形状が不明の場合において、例えば、被測定物の表面等に形成された微小な凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を評価することが可能となる。

0022

次に、上記の第一の仮想曲線の求め方について、図2および図3を参照しながら以下に説明する。尚、以下の説明においては、測定値の全個数がN個である形状データを例に挙げることとし、また、説明の便宜上、形状データを数直線で表す。

0023

先ず、図2(a)に示すように、形状データにおける或る測定値を中心測定値に指定する。次に、この中心測定値から前後にそれぞれ所定個数置きに、または連続して、複数個の測定値を選択する。同図の場合では、左から13番目の測定値を中心測定値とし、この中心測定値から左右にそれぞれ3個置きに、合計6個の測定値を選択している。従って、選択された測定値(以下、選択測定値と称する)は、左から 1番目、 5番目、 9番目、17番目、21番目、25番目である。そして、この場合、左から 1番目から25番目までの形状データが算出区間となる。尚、形状データの全域に渡って近似値を算出して第一の仮想曲線を求めるために、算出開始時の中心測定値は、最初の測定値( 1番目の測定値)が選択測定値となるように指定する。

0024

次いで、6個の選択測定値と中心測定値との合計7個の測定値から、中心測定値に対応する近似値を算出する。即ち、上記7個の測定値から二次曲線近似をして、この近似二次曲線から中心測定値に対応する近似値を算出する。

0025

次に、同図(b)に示すように、上記の中心測定値の隣の測定値を新たに中心測定値に指定し、同様にして、この中心測定値から前後にそれぞれ選択測定値を選択する。同図では、左から14番目の測定値が中心測定値となり、選択測定値は、左から 2番目、 6番目、10番目、18番目、22番目、26番目となる。そして、この場合、左から 2番目から26番目までの形状データが算出区間となる。次いで、選択測定値と中心測定値との合計7個の測定値から二次曲線近似をして、この近似二次曲線から中心測定値に対応する近似値を算出する。以下、順次、中心測定値を移動させて、中心測定値に対応する近似値をそれぞれ算出する。

0026

算出終了時の中心測定値は、同図(c)に示すように、最後の測定値(N番目の測定値)が選択測定値となるように指定する。同図では、左から(N-12)番目の測定値が中心測定値となり、選択測定値は、左から(N-24)番目、(N-20)番目、(N-16)番目、 (N-8)番目、 (N-4)番目、 N番目となる。そして、この場合、左から(N-24)番目から N番目までの形状データが算出区間となる。次いで、選択測定値と中心測定値との合計7個の測定値から二次曲線近似をして、この近似二次曲線から中心測定値に対応する近似値を算出する。

0027

以上のようにして、形状データの全域に渡って中心測定値に対応する複数の近似値が二次曲線近似により算出され、これら複数の近似値を接続して、図3に示すように、高精度で滑らかな第一の仮想曲線が求められる。

0028

次に、上記の第二の仮想曲線の求め方について、図4を参照しながら以下に説明する。尚、形状データにおける、被測定物の欠陥部が検出されない部分の第二の仮想曲線の求め方は、第一の仮想曲線の求め方と同一であるので、その説明を省略し、被測定物の欠陥部が検出された部分の第二の仮想曲線の求め方についてのみ説明することとする。

0029

図4に示すように、例えば形状データにおける(n-12)番目、(n-11)番目、 (n-1)番目〜 (n-3)番目、 (n+5)番目および (n+6)番目の測定値が欠陥部となっている場合には、 n番目の測定値を中心測定値に指定し、先述したようにして、この中心測定値に対応する近似値を算出する。このような場合、欠陥部の測定値は除かれているので、上記除かれた測定値の代わりに、この測定値に対応する第一の仮想曲線の近似値を用いる。従って、中心測定値や選択測定値が欠陥部に当たる場合には、対応する第一の仮想曲線の近似値を中心測定値や選択測定値として代用する。

0030

以上のようにして、欠陥部を除いた形状データの全域に渡って中心測定値に対応する複数の近似値が算出され、これら複数の近似値を接続して、高精度で滑らかな第二の仮想曲線が求められる。

0031

上記の第一および第二の仮想曲線の求め方の説明においては、中心測定値から左右にそれぞれ3個置きに、合計6個の選択測定値を選択する場合を例に挙げたが、選択測定値の選択方法および選択個数は、勿論、上記の説明で挙げた選択方法および選択個数に限定されるものではなく、任意の個数置きに、または連続して、任意の個数の選択測定値を選択することが可能である。即ち、選択測定値の選択方法および選択個数は、第一および第二の仮想曲線を求める際のパラメータとなっている。従って、選択測定値の選択方法および選択個数は、例えば、被測定物の成形に要求される精度や、被測定物の表面等の曲率等に応じて、滑らかな最適の第一および第二の仮想曲線が得られ、かつ、高精度で欠陥部の変動量が算出できるように適宜設定すればよい。

0032

尚、第一および第二の仮想曲線は、被測定物の成形に要求される精度や、変動分・変動量の算出に掛かる時間等を考慮して、例えば二次曲線近似とすればよいが、勿論、第一および第二の仮想曲線は、二次曲線近似に限定されるものではなく、例えば三次曲線近似を行ってもよい。

0033

上記の形状評価方法により、例えば温度、時間、圧力等の成形条件や、金型と材料の相性等の種々の因子が互いに重なり合った結果として表れた被測定物の欠陥部の位置と変動量とを高精度で算出することができる。これにより、例えば、被測定物の表面等に形成された微小な凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を正確に評価することが可能となる。従って、上記の評価を、例えば被測定物の成形時に使用される金型の作製にフィードバックさせて、金型の寸法や曲率等を微妙に修正することにより、金型から取り出したときの被測定物の形状を矯正することができ、被測定物の形状を、所望する本来の形状とすることが可能となる。

発明の効果

0034

本発明の請求項1記載の形状評価方法は、以上のように、被測定物の形状を形状測定器にて測定し、測定値から近似により近似曲線を求めた後、近似値に対する測定値の変動分を算出し、この変動分が所定許容範囲を越えた場合に、上記測定値を得た測定部分を欠陥部と判定する一方、上記欠陥部の測定値を除いた残りの測定値から近似により近似曲線を再度求めた後、近似値に対する欠陥部の測定値の変動量を算出する方法である。

0035

それゆえ、被測定物が備えるべき本来の形状が不明の場合において、測定値から本来の形状を近似曲線として求め、被測定物の欠陥部の位置を検出することができると共に、上記の近似曲線に対する被測定物の欠陥部の変動量を高精度で算出することができる。これにより、例えば、被測定物の表面等に形成された微小な凹凸や、あるいは面の歪み、うねり等の種々の形状の良否を正確に評価することが可能となるという効果を奏する。

0036

尚、上記の評価に基づいて、例えば被測定物の成形時に使用される金型の寸法や曲率等を微妙に修正することにより、金型から取り出したときの被測定物の形状を矯正することができ、被測定物の形状を、所望する本来の形状とすることが可能となる。

0037

本発明の請求項2記載の形状評価方法は、以上のように、中心となる測定値から前後にそれぞれ所定個数置きに、または連続して、複数個の測定値を選択した後、上記中心測定値を含めた該測定値から中心測定値に対応する近似値を算出し、上記近似値を測定値の全域に渡って算出することにより近似曲線を求める方法である。

0038

これにより、近似値の算出に時間が掛からず、しかも、測定値の全域に渡って、高精度で滑らかな近似曲線を求めることが可能となるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0039

図1本発明の一実施例の形状評価方法における被測定物の欠陥部の位置と変動量を算出する手順を示すものであって、(a)は形状データを示す概略のグラフであり、(b)は第一の仮想曲線を示す概略のグラフであり、(c)は欠陥部の位置を検出する様子を示す説明図であり、(d)は第二の仮想曲線を示す概略のグラフであり、(e)は欠陥部の変動量を算出する様子を示す説明図である。
図2(a)、(b)、(c)共に、上記の第一の仮想曲線の求め方の手順を示す説明図である。
図3図2の手順により求められた第一の仮想曲線を示す説明図である。
図4上記の第二の仮想曲線の求め方の手順を示す説明図である。

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0040

±P許容変動分
2P許容範囲の幅

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