JP4877105B2 - Vehicle 3D shape model data creation method - Google Patents

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Description

本発明は、複数の部品から構成される車両の３次元形状モデルデータを作成する方法に関する。   The present invention relates to a method for creating three-dimensional shape model data of a vehicle composed of a plurality of parts.

製品のさまざまな検討を行うために、その製品を構成する部品を含めた製品全体の３次元形状モデルデータを効率よく得たいという要求がある。   In order to perform various examinations of a product, there is a demand for efficiently obtaining 3D shape model data of the entire product including parts constituting the product.

例えば、車両のＣＡＥ解析（衝突、ＮＶＨ、車体強度、剛性、ユニット、空力等）や形状ベンチマークを行うためには、車両の外形の３次元形状モデルデータだけではなく、車両を構成するパーツを含めた３次元形状モデルデータが必要であり、この３次元形状モデルデータを効率よく得るための手法の確立が求められている。   For example, in order to perform vehicle CAE analysis (collision, NVH, vehicle strength, rigidity, unit, aerodynamics, etc.) and shape benchmarks, not only the three-dimensional shape model data of the vehicle exterior but also the parts that make up the vehicle are included. Therefore, establishment of a method for efficiently obtaining the three-dimensional shape model data is required.

車両の３次元形状モデルデータを作成する方法としては、測定対象物にターゲットマークを貼り付け、非接触光学３次元デジタイザで多方向から撮影し、得られた各方向からの画像からターゲットマークの３次元座標値データを演算し、この３次元座標値データから３次元形状モデルデータを作成する方法が知られている。測定対象物にターゲットマークを付与してターゲットマークの３次元座標値データを得る手法は、例えば特許文献１に記載されている。   As a method of creating three-dimensional shape model data of a vehicle, a target mark is pasted on a measurement object, photographed from multiple directions with a non-contact optical three-dimensional digitizer, and the target mark 3 is obtained from images obtained from each direction. A method of calculating three-dimensional coordinate value data and creating three-dimensional shape model data from the three-dimensional coordinate value data is known. A technique for obtaining a three-dimensional coordinate value data of a target mark by assigning a target mark to an object to be measured is described in Patent Document 1, for example.

特開２００２−２５６６号公報JP 2002-2566 A

従来の方法によれば、車両の外側のみ、あるいは構成パーツ単体といった単位で、個々に３次元形状モデルデータを作成することは可能である。しかし、これらの３次元形状モデルデータは個々に独立のものであり、このような３次元形状モデルデータからは、各パーツが車両全体のどこに位置しているのかといった車両全体に対する各パーツの関連性や、パーツとパーツの関連性を得ることはできなかった。車両の外形のみの３次元形状モデルデータと、個々のパーツの３次元形状モデルデータを別々に作成しても、それらのデータを相互に関連付けるものがなければ、信頼性の高い解析を行うことはできない。   According to the conventional method, it is possible to create three-dimensional shape model data individually in units such as only the outside of the vehicle or a single component part. However, these three-dimensional shape model data are independent of each other, and from such three-dimensional shape model data, the relevance of each part to the whole vehicle such as where each part is located in the whole vehicle is determined. And I couldn't get the relationship between parts. Even if the 3D shape model data of the vehicle exterior only and the 3D shape model data of individual parts are created separately, if there is nothing to correlate those data, a highly reliable analysis is possible. Can not.

本発明は、車両の外形及び各部品が相互に関連付けられた３次元形状モデルデータを高速・高精度に作成する方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a method for creating three-dimensional shape model data in which a vehicle outer shape and each component are associated with each other at high speed and with high accuracy.

本発明の一側面に係る車両の３次元形状モデルデータを作成する方法は、以下の工程を有することを特徴とする。
（Ａ１）車両の外面に複数のターゲットマークを付与する。
（Ａ２）工程Ａ１で複数のターゲットマークが付与された車両の外面を第１撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により前記複数のターゲットマークの全体３次元座標値データを取得する。
（Ａ３）車両の外面形状を第２撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により前記全体３次元座標値データに関連付けた車両外面の３次元座標値からなる全体３次元形状モデルデータを作成する。
（Ｂ１）車両の蓋物を取り外し、露見する部品の外面に複数のターゲットマークを付与する。
（Ｂ２）工程Ｂ１で複数のターゲットマークが付与された部品の外面と該部品周辺の車両の外面とを含む範囲を前記第１撮像手段で撮像し、画像処理により当該複数のターゲットマークの部分３次元座標値データを取得する。
（Ｂ３）工程Ａ１で前記部品周辺の車両の外面に付与された少なくとも３点のターゲットマークの前記部分３次元座標値データにおける座標値を前記全体３次元座標値データにおける当該少なくとも３点のターゲットマークの座標値と一致させることにより、前記部分３次元座標値データを前記全体３次元座標値データと同じ座標系のデータへと座標変換する。
（Ｂ４）前記部品の外面形状を前記第２撮像手段で撮像し、画像処理により、工程Ｂ３で座標変換された部分３次元座標値データに関連付けた当該部品外面の３次元座標値からなる部分３次元形状モデルデータを作成する。
（Ｃ１）前記部品を車両から取り外し、工程Ｂ１でターゲットマークが付与された外面以外の外面に、追加的に複数のターゲットマークを付与する。
（Ｃ２）工程Ｃ１で全外面に複数のターゲットマークが付与された前記部品の全外面を前記第１撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により複数のターゲットマークの部品３次元座標値データを取得する。
（Ｃ３）工程Ｂ１で前記部品の外面に付与された少なくとも３点のターゲットマークの前記部品３次元座標値データにおける座標値を工程Ｂ３で座標変換された部分３次元座標値データにおける当該少なくとも３点のターゲットマークの座標値と一致させることにより、前記部品３次元座標値データを当該座標変換された部分３次元座標値データと同じ座標系のデータへと座標変換する。
（Ｃ４）前記部品の全外面形状を前記第２撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により、工程Ｃ３で座標変換された部品３次元座標値データに関連付けた当該部品の全外面の３次元座標値からなる部品３次元形状モデルデータを作成する。 A method for creating three-dimensional shape model data of a vehicle according to one aspect of the present invention includes the following steps.
(A1) A plurality of target marks are provided on the outer surface of the vehicle.
(A2) The outer surface of the vehicle provided with the plurality of target marks in step A1 is imaged from a plurality of positions by the first imaging means, and the whole three-dimensional coordinate value data of the plurality of target marks is acquired by image processing.
(A3) The outer surface shape of the vehicle is imaged from a plurality of positions by the second imaging means, and the entire three-dimensional shape model data including the three-dimensional coordinate values of the outer surface of the vehicle associated with the entire three-dimensional coordinate value data is created by image processing. To do.
(B1) Remove the vehicle lid and apply a plurality of target marks to the outer surface of the exposed part.
(B2) The range including the outer surface of the part to which the plurality of target marks are assigned in step B1 and the outer surface of the vehicle around the part is imaged by the first imaging means, and the plurality of target mark portions 3 are processed by image processing. Get the dimension coordinate value data.
(B3) The coordinate values in the partial three-dimensional coordinate value data of at least three target marks given to the outer surface of the vehicle around the part in step A1 are used as the at least three target marks in the whole three-dimensional coordinate value data. The coordinate values of the partial three-dimensional coordinate value data are converted to data in the same coordinate system as the whole three-dimensional coordinate value data.
(B4) A part 3 composed of the three-dimensional coordinate values of the part outer surface associated with the partial three-dimensional coordinate value data obtained by imaging the outer shape of the part with the second imaging unit and coordinate-converted in step B3 by image processing. Create dimensional shape model data.
(C1) The component is removed from the vehicle, and a plurality of target marks are additionally provided on the outer surface other than the outer surface to which the target mark is provided in Step B1.
(C2) All the outer surfaces of the part to which a plurality of target marks are assigned on the entire outer surface in the step C1 are imaged from a plurality of positions by the first imaging means, and the component three-dimensional coordinate value data of the plurality of target marks by image processing To get.
(C3) At least three points in the partial three-dimensional coordinate value data obtained by coordinate-transforming the coordinate values in the component three-dimensional coordinate value data of at least three target marks given to the outer surface of the component in step B1 in step B3 By matching the coordinate value of the target mark, the component three-dimensional coordinate value data is coordinate-converted into data having the same coordinate system as the coordinate-converted partial three-dimensional coordinate value data.
(C4) The entire outer shape of the part is imaged from a plurality of positions by the second imaging means, and 3 of all the outer surfaces of the part associated with the component three-dimensional coordinate value data transformed in step C3 by image processing. The part 3D shape model data composed of the dimension coordinate values is created.

上記の一連の工程によれば、車両の外形と各部品とが相互に関連付けられた３次元形状モデルデータを効率的に作成することができる。   According to the above series of steps, the three-dimensional shape model data in which the outer shape of the vehicle and each component are associated with each other can be efficiently created.

本発明によれば、車両の外形と各部品とが相互に関連付けられた３次元形状モデルデータを高速・高精度に作成することができる。   According to the present invention, three-dimensional shape model data in which the outer shape of a vehicle and each part are associated with each other can be created at high speed and with high accuracy.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜システム構成＞
図１は、本実施形態における３次元形状モデルデータの作成方法のプラットフォームとなるシステムの構成を示す図である。 <System configuration>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system that serves as a platform for a method of creating three-dimensional shape model data according to the present embodiment.

１０が本実施形態において計測対象とする車両である。２０，３０は計測手段であり、具体的には２０は、第１撮像手段としての座標測定カメラである。この座標測定カメラは、いわゆる３次元デジタイザで、例えば、CogniTens社のOptigo 11が好適であるが、一般のデジタル一眼レフカメラを使用することもできる。３０は、第２撮像手段としての３次元測定カメラである。上記の座標測定カメラ２０と比較すると、この３次元測定カメラ３０は、３１，３２，３３で示される３つのＣＣＤカメラを装備し、１ショットで３枚の２次元画像データを得ることができ、高速な撮影が可能となっている点が特徴である。このような３次元測定カメラとしては、例えば、CogniTens社のOptigo 200などが好適である。座標測定カメラ２０及び３次元測定カメラ３０は共に可搬性があり、計測対象である車両１０をあらゆる角度から手持ち撮影が可能である。もっとも、３次元測定カメラ３０について図示のように、多関節アーム付きの台車３４によって支持されていてもよい。   Reference numeral 10 denotes a vehicle to be measured in the present embodiment. Reference numerals 20 and 30 denote measuring means. Specifically, reference numeral 20 denotes a coordinate measuring camera as a first imaging means. This coordinate measuring camera is a so-called three-dimensional digitizer, for example, Optigo 11 of CogniTens is suitable, but a general digital single lens reflex camera can also be used. Reference numeral 30 denotes a three-dimensional measurement camera as a second imaging unit. Compared with the coordinate measuring camera 20 described above, the three-dimensional measuring camera 30 is equipped with three CCD cameras 31, 32, and 33 and can obtain three pieces of two-dimensional image data in one shot, The feature is that high-speed photography is possible. As such a three-dimensional measurement camera, for example, Optigo 200 manufactured by CogniTens is suitable. Both the coordinate measurement camera 20 and the three-dimensional measurement camera 30 are portable, and the vehicle 10 that is the measurement target can be photographed by hand from all angles. However, the three-dimensional measurement camera 30 may be supported by a carriage 34 with an articulated arm as illustrated.

座標測定カメラ２０及び３次元測定カメラ３０はそれぞれ、画像処理手段としてのパーソナルコンピュータ４０に接続されており、撮影により得られた画像データをこのパーソナルコンピュータ４０に転送することができる。   Each of the coordinate measurement camera 20 and the three-dimensional measurement camera 30 is connected to a personal computer 40 as image processing means, and image data obtained by photographing can be transferred to the personal computer 40.

図２は、パーソナルコンピュータ４０のハードウェア構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the personal computer 40.

図示の如く、パーソナルコンピュータ４０は、動作を司るＣＰＵ４１、ＣＰＵ４１のワークエリアを提供し主記憶装置として機能するＲＡＭ４２、ブートプログラム等を記憶しているＲＯＭ４３をはじめ、以下の構成を備える。   As shown in the figure, the personal computer 40 has the following configuration including a CPU 41 that controls the operation, a RAM 42 that provides a work area for the CPU 41 and functions as a main storage device, and a ROM 43 that stores a boot program and the like.

ＶＲＡＭ４４は表示する画像データを展開するメモリであり、ここに画像データ等を展開することでモニタ４５に画像を表示させることができる。   The VRAM 44 is a memory for developing image data to be displayed, and the image can be displayed on the monitor 45 by developing the image data or the like here.

ＨＤＤ４６はハードディスク装置であって、ここにオペレーティング・システム（ＯＳ）や、後述する３次元座標値データや３次元形状モデルデータの生成等を行うための画像処理ソフトウェアがインストールされている。また、ＨＤＤ４６には、生成された３次元座標値データや３次元形状モデルデータを記憶する領域も確保されている。   The HDD 46 is a hard disk device, in which an operating system (OS) and image processing software for generating later-described three-dimensional coordinate value data and three-dimensional shape model data are installed. The HDD 46 also has an area for storing the generated 3D coordinate value data and 3D shape model data.

４７及び４８はそれぞれ、入力デバイスであるキーボード及びマウスである。また、４９は座標測定カメラ２０及び３次元測定カメラ３０と接続するためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）である。   Reference numerals 47 and 48 denote a keyboard and a mouse as input devices, respectively. Reference numeral 49 denotes an interface (I / F) for connecting to the coordinate measuring camera 20 and the three-dimensional measuring camera 30.

以下、上記したシステム構成において、計測対象物である車両１０の３次元形状モデルデータを作成する方法の一例を詳しく説明する。   Hereinafter, an example of a method for creating the three-dimensional shape model data of the vehicle 10 that is the measurement target in the above-described system configuration will be described in detail.

＜工程Ａ１．車両外面へのターゲットマークの付与＞
はじめに、図３に示すように、車両１０の外面の全体に、光学反射面を有する複数のターゲットマークＴを貼り付ける。以下に説明する一連の工程が完了するまで、ターゲットマークＴのずれやはがれが生じないように固定する。ボディのような磁性体に対してはマグネット製のターゲットマークを使用すると便利である。ターゲットマークＴは車両１０の外面全体に概ね均一に貼り付ける。ただし、位置の認識を行うために直線状にならないように留意する。 <Step A1. Attaching the target mark to the outer surface of the vehicle>
First, as shown in FIG. 3, a plurality of target marks T having an optical reflection surface are attached to the entire outer surface of the vehicle 10. Until the series of steps described below is completed, the target mark T is fixed so as not to be displaced or peeled off. It is convenient to use a magnet target mark for a magnetic material such as a body. The target mark T is affixed almost uniformly on the entire outer surface of the vehicle 10. However, care must be taken not to form a straight line in order to recognize the position.

また、車両１０の周囲には、オートバー及びスケールバーを配置する（図示省略）。オートバーは、例えば５つのターゲットが十字形に並んだもので、座標測定カメラ２０又は３次元測定カメラ３０の方向を決定するのに使用される。また、スケールバーは、間隔が既知の複数のターゲットを有し、３次元座標系の基準器として使用される。   An auto bar and a scale bar are arranged around the vehicle 10 (not shown). The autobar is, for example, five targets arranged in a cross shape, and is used to determine the direction of the coordinate measuring camera 20 or the three-dimensional measuring camera 30. The scale bar has a plurality of targets with known intervals and is used as a reference device of a three-dimensional coordinate system.

＜工程Ａ２．全体３次元座標値データの取得＞
工程Ａ１で複数のターゲットマークＴが付与された車両１０の外面を、座標測定カメラ２０で複数の位置から撮像する。撮影者は、車両１０の周囲を、ポジションを変えながら撮影していく。これにより、各ターゲットマークＴについて、少なくとも２つの視点からの２次元画像データを得る。 <Step A2. Acquisition of overall 3D coordinate value data>
The outer surface of the vehicle 10 provided with the plurality of target marks T in step A <b> 1 is imaged from a plurality of positions by the coordinate measurement camera 20. The photographer photographs the surroundings of the vehicle 10 while changing the position. Thereby, two-dimensional image data from at least two viewpoints is obtained for each target mark T.

撮影により得られた複数の２次元画像データはパーソナルコンピュータ４０に転送される。パーソナルコンピュータ４０は、画像処理ソフトウェアにより、公知のデジタル写真測量のアルゴリズムによる画像処理を施し、ターゲットマークＴの３次元座標値データ（アライメントデータ）を生成する。この３次元座標値データは、図４に示すように、ターゲットマークＴのＸＹＺ座標値を表すテキストデータであり、車両１０の外面の全体に係るものであることから、ここでは「全体３次元座標値データ」という。   A plurality of two-dimensional image data obtained by photographing is transferred to the personal computer 40. The personal computer 40 performs image processing using a known digital photogrammetry algorithm by image processing software, and generates three-dimensional coordinate value data (alignment data) of the target mark T. As shown in FIG. 4, the three-dimensional coordinate value data is text data representing the XYZ coordinate values of the target mark T and relates to the entire outer surface of the vehicle 10. It is called “value data”.

＜工程Ａ３．全体３次元形状モデルデータの作成＞
工程Ａ２で得られた全体３次元座標値データを３次元測定カメラ３０にインポートし、その後、車両１０の外面形状を、この３次元測定カメラ３０で複数の位置から撮像する（図５参照）。この撮影の際には、撮影範囲内に必ずターゲットマークＴが複数個収まるように撮影する。 <Step A3. Creation of overall 3D shape model data>
The entire three-dimensional coordinate value data obtained in step A2 is imported into the three-dimensional measurement camera 30, and then the outer shape of the vehicle 10 is imaged from a plurality of positions with the three-dimensional measurement camera 30 (see FIG. 5). In this photographing, photographing is performed so that a plurality of target marks T always fall within the photographing range.

撮影により得られた複数の２次元画像データはパーソナルコンピュータ４０に転送される。パーソナルコンピュータ４０は、画像処理ソフトウェアにより画像処理を施し、取り込んだ２次元画像データを３次元形状モデルデータ（点群データ）に変換する。   A plurality of two-dimensional image data obtained by photographing is transferred to the personal computer 40. The personal computer 40 performs image processing using image processing software, and converts the captured two-dimensional image data into three-dimensional shape model data (point cloud data).

パーソナルコンピュータ４０は更に、この３次元形状モデルデータを、全体３次元座標値データの座標空間上に配置する。具体的には、図６に示すように、１ショット当たりの３次元形状モデルデータからターゲットマークを検出し（図６の６１）、全体３次元座標値データに対してパタンマッチングを行う。そしてこの結果に応じてその３次元形状モデルデータの座標変換（位置合わせ）を行う。   The personal computer 40 further arranges the three-dimensional shape model data on the coordinate space of the whole three-dimensional coordinate value data. Specifically, as shown in FIG. 6, a target mark is detected from the three-dimensional shape model data per shot (61 in FIG. 6), and pattern matching is performed on the entire three-dimensional coordinate value data. Then, coordinate conversion (positioning) of the three-dimensional shape model data is performed according to this result.

撮影の都度、上記の３次元形状モデルデータへの変換及びその３次元形状モデルデータの座標空間上への配置が行われる。こうして、全体３次元座標値データに関連付けた車両外面の３次元座標値からなる車両１０の外面全体の３次元形状モデルデータが作成される。以下、この３次元形状モデルデータを「全体３次元形状モデルデータ」という。   Each time shooting is performed, the above-described conversion into the three-dimensional shape model data and the arrangement of the three-dimensional shape model data on the coordinate space are performed. In this way, the three-dimensional shape model data of the entire outer surface of the vehicle 10 including the three-dimensional coordinate values of the outer surface of the vehicle associated with the entire three-dimensional coordinate value data is created. Hereinafter, this three-dimensional shape model data is referred to as “total three-dimensional shape model data”.

＜工程Ｂ１．部品外面へのターゲットマークの付与＞
次に、図７に示すように、車両１０の蓋物であるボンネット１１を取り外す。そして、これにより露見する部分、具体的には、エンジンルーム１２内及びエンジン本体１３上部に、複数のターゲットマークＴを貼り付ける。なお、車両１０の別の蓋物であるフロントドア、リヤドア、トランクリッド（リフトゲート）も、この工程で取り外してしまってよい。 <Step B1. Attaching target marks to the external surface of parts>
Next, as shown in FIG. 7, the bonnet 11 that is a lid of the vehicle 10 is removed. Then, a plurality of target marks T are affixed to the exposed parts, specifically, in the engine room 12 and the upper part of the engine body 13. Note that the front door, rear door, and trunk lid (lift gate), which are other lids of the vehicle 10, may also be removed in this step.

＜工程Ｂ２．部分３次元座標値データの取得＞
工程Ｂ１で複数のターゲットマークＴが付与された部分を、座標測定カメラ２０で複数の位置から撮像する。このとき、工程Ｂ１で複数のターゲットマークＴが付与された部分だけでなく、エンジンルーム１２周辺の車両外面の部分１４（工程Ａ１でターゲットマークＴ１〜Ｔ４が付与されている）もあわせて撮影する。 <Step B2. Acquisition of partial 3D coordinate value data>
The part to which the plurality of target marks T are given in step B1 is imaged from the plurality of positions by the coordinate measuring camera 20. At this time, not only the part to which the plurality of target marks T are provided in the process B1, but also the part 14 on the outer surface of the vehicle around the engine room 12 (target marks T1 to T4 are provided in the process A1) are photographed. .

撮影により得られた複数の２次元画像データはパーソナルコンピュータ４０に転送される。パーソナルコンピュータ４０は、工程Ａ２と同様に、画像処理ソフトウェアにより画像処理を施し、ターゲットマークＴの３次元座標値データを生成する。この３次元座標値データはターゲットマークのＸＹＺ座標値を表すテキストデータである。この３次元座標値データは、工程Ｂ１で車両１０の蓋物を取り外した際に露見する、組み付けられた部品群（ターゲットマークが付与される部分）に係るものであることから、ここでは「部分３次元座標値データ」又は「部品群３次元座標値データ」という。   A plurality of two-dimensional image data obtained by photographing is transferred to the personal computer 40. As in step A2, the personal computer 40 performs image processing using image processing software, and generates three-dimensional coordinate value data of the target mark T. This three-dimensional coordinate value data is text data representing the XYZ coordinate values of the target mark. Since this three-dimensional coordinate value data relates to the assembled parts group (part to which the target mark is given) that is exposed when the lid of the vehicle 10 is removed in step B1, here, "part 3 This is called “dimensional coordinate value data” or “part group three-dimensional coordinate value data”.

＜工程Ｂ３．部分３次元座標値データの座標変換＞
図８に示すように、工程Ｂ２で得られた部分３次元座標値データと、工程Ａ２で得られた全体３次元座標値データとでは、座標系が異なっている。そこで、両者の座標系を合わせる処理を行う。 <Step B3. Coordinate conversion of partial 3D coordinate value data>
As shown in FIG. 8, the coordinate system is different between the partial three-dimensional coordinate value data obtained in step B2 and the entire three-dimensional coordinate value data obtained in step A2. Therefore, processing for matching both coordinate systems is performed.

具体的には、工程Ｂ２で撮影したエンジンルーム１２周辺の車両外面に付与された少なくとも３点のターゲットマーク（例えば、ターゲットマークＴ１〜Ｔ３）の部分３次元座標値データにおける座標値を、全体３次元座標値データにおける当該少なくとも３点のターゲットマークの座標値と一致させることにより、部分３次元座標値データを全体３次元座標値データと同じ座標系のデータに変換する。この処理は、パーソナルコンピュータ４０の画像処理ソフトウェアの一機能として実行可能である。例えば、ユーザは、パーソナルコンピュータ４０上で、部分３次元座標値データ及び全体３次元座標値データからそれぞれ、３点のターゲットマークＴ１〜Ｔ３の座標値データを選択し、座標変換処理を指示する。すると、パーソナルコンピュータ４０は、部分３次元座標値データにおける当該３点のターゲットマークＴ１〜Ｔ３の座標値を全体３次元座標値データにおける座標値に一致させ、これに応じて部分３次元座標値データのその他の座標値も変位させる。   Specifically, the coordinate values in the partial three-dimensional coordinate value data of at least three target marks (for example, target marks T1 to T3) given to the outer surface of the vehicle in the vicinity of the engine room 12 photographed in the process B2 are expressed as 3 By matching the coordinate values of at least three target marks in the three-dimensional coordinate value data, the partial three-dimensional coordinate value data is converted to data in the same coordinate system as the whole three-dimensional coordinate value data. This process can be executed as a function of the image processing software of the personal computer 40. For example, the user selects coordinate value data of three target marks T1 to T3 from the partial three-dimensional coordinate value data and the entire three-dimensional coordinate value data on the personal computer 40, and instructs coordinate conversion processing. Then, the personal computer 40 matches the coordinate values of the three target marks T1 to T3 in the partial three-dimensional coordinate value data with the coordinate values in the entire three-dimensional coordinate value data, and accordingly, the partial three-dimensional coordinate value data The other coordinate values of are also displaced.

この座標変換により、車両１０の外面形状の全体３次元座標値データと、エンジンルーム１２内の部分３次元座標値データとの座標基準が揃ったことになる。   By this coordinate conversion, the coordinate reference between the overall three-dimensional coordinate value data of the outer shape of the vehicle 10 and the partial three-dimensional coordinate value data in the engine room 12 is aligned.

＜工程Ｂ４．部分３次元形状モデルデータの作成＞
工程Ｂ３で座標変換された部分３次元座標値データを、３次元測定カメラ３０にインポートし、その後、インポートされた座標値データを基に３次元測定カメラ３０でエンジンルーム１２内、エンジン本体１３上部の撮影を複数の位置から行う（図９参照）。 <Step B4. Creation of partial 3D shape model data>
The partial three-dimensional coordinate value data transformed in step B3 is imported into the three-dimensional measurement camera 30, and then the three-dimensional measurement camera 30 uses the three-dimensional measurement camera 30 in the engine room 12 and the upper part of the engine main body 13 based on the imported coordinate value data. Is taken from a plurality of positions (see FIG. 9).

撮影により得られた複数の２次元画像データはパーソナルコンピュータ４０に転送される。パーソナルコンピュータ４０は、画像処理ソフトウェアにより画像処理を施し、取り込んだエンジンルーム１２内、エンジン本体１３上部の２次元画像データを３次元形状モデルデータに変換する。この３次元形状モデルデータは、車両１０の蓋物を取り外した際に露見する、組み付けられた部品群の３次元形状モデルデータであることから、「部分３次元形状モデルデータ」又は「部品群３次元形状モデルデータ」という。   A plurality of two-dimensional image data obtained by photographing is transferred to the personal computer 40. The personal computer 40 performs image processing using image processing software, and converts the captured two-dimensional image data in the engine room 12 and the upper part of the engine body 13 into three-dimensional shape model data. Since the 3D shape model data is the 3D shape model data of the assembled parts group that is exposed when the lid of the vehicle 10 is removed, “partial 3D shape model data” or “part group 3D It is called “shape model data”.

ここで得られた部分３次元形状モデルデータは、工程Ｂ３で座標変換された部分３次元座標値データに基づくものであるから、全体３次元形状モデルデータと同じ座標系となっている。   Since the partial three-dimensional shape model data obtained here is based on the partial three-dimensional coordinate value data coordinate-converted in step B3, it has the same coordinate system as the whole three-dimensional shape model data.

＜工程Ｃ１．部品の他の外面へのターゲットマークの付与＞
次に、図１０に示すように、エンジン本体１３を車両１０から取り外す。このエンジン本体１３の上部には、工程Ｂ１においてターゲットマークＴが付与されている。ここでは、工程Ｂ１でターゲットマークが付与された外面以外の外面に、追加的に複数のターゲットマークＴを貼付する。 <Step C1. Attaching target marks to other external surfaces of parts>
Next, the engine body 13 is removed from the vehicle 10 as shown in FIG. A target mark T is given to the upper part of the engine body 13 in step B1. Here, a plurality of target marks T are additionally affixed to the outer surface other than the outer surface to which the target marks have been assigned in step B1.

＜工程Ｃ２．部品３次元座標値データの取得＞
工程Ｃ１で全外面に複数のターゲットマークＴが付与されたエンジン本体１３の全外面を、座標測定カメラ２０で複数の位置から撮像する。 <Step C2. Acquisition of part 3D coordinate value data>
The coordinate measuring camera 20 images the entire outer surface of the engine main body 13 provided with a plurality of target marks T on the entire outer surface in step C1.

撮影により得られた複数の２次元画像データはパーソナルコンピュータ４０に転送される。パーソナルコンピュータ４０は、工程Ａ２，Ｂ２と同様に、画像処理ソフトウェアにより画像処理を施し、ターゲットマークの３次元座標値データを生成する。この３次元座標値データはターゲットマークのＸＹＺ座標値を表すテキストデータであり、工程Ｃ１でターゲットマークＴが付与された部品（エンジン本体１３）に係るものであることから、ここでは「部品３次元座標値データ」という。   A plurality of two-dimensional image data obtained by photographing is transferred to the personal computer 40. The personal computer 40 performs image processing using image processing software in the same manner as in steps A2 and B2, and generates three-dimensional coordinate value data of the target mark. This three-dimensional coordinate value data is text data representing the XYZ coordinate values of the target mark, and relates to the component (engine body 13) to which the target mark T has been assigned in step C1, and therefore, here, “part three-dimensional This is called “coordinate value data”.

＜工程Ｃ３．部品３次元座標値データの座標変換＞
工程Ｃ２で得られた部品３次元座標値データの座標系と、工程Ｂ３で座標変換された部分座標値データの座標系（すなわち、工程Ａ２で得られた全体３次元座標値データの座標系）とは異なっている。そこで、工程Ｃ２で得られた部品３次元座標値データの座標系を工程Ｂ３で座標変換された部分座標値データの座標系に変換する処理を行う。 <Step C3. Coordinate transformation of part 3D coordinate value data>
The coordinate system of the component three-dimensional coordinate value data obtained in step C2 and the coordinate system of the partial coordinate value data transformed in step B3 (that is, the coordinate system of the entire three-dimensional coordinate value data obtained in step A2). Is different. Therefore, a process of converting the coordinate system of the component three-dimensional coordinate value data obtained in step C2 into the coordinate system of the partial coordinate value data subjected to coordinate conversion in step B3 is performed.

具体的には、工程Ｂ１でエンジン本体１３の上部に付与された少なくとも３点のターゲットマークＴの部品３次元座標値データにおける座標値を、工程Ｂ３で座標変換された部分座標値データにおける当該少なくとも３点のターゲットマークの座標値と一致させることにより、部品３次元座標値データを部分３次元座標値データと同じ座標系のデータに変換する。この処理も、工程Ｂ３と同様に、パーソナルコンピュータ４０の画像処理ソフトウェアの一機能として実行可能である。例えば、ユーザは、パーソナルコンピュータ４０上で、部品３次元座標値データ及び座標変換後の部分３次元座標値データからそれぞれ、３点のターゲットマークの座標値データを選択し、座標変換処理を指示する。すると、パーソナルコンピュータ４０は、部品３次元座標値データにおける当該３点のターゲットマークの座標値を部分３次元座標値データにおける座標値に一致させ、これに応じて部品３次元座標値データのその他の座標値も変位させる。   Specifically, the coordinate values in the component three-dimensional coordinate value data of at least three target marks T given to the upper part of the engine main body 13 in step B1 are converted into at least the partial coordinate value data in the coordinate values converted in step B3. By matching the coordinate values of the three target marks, the component three-dimensional coordinate value data is converted to data in the same coordinate system as the partial three-dimensional coordinate value data. This process can also be executed as a function of the image processing software of the personal computer 40, as in the process B3. For example, on the personal computer 40, the user selects coordinate value data of three target marks from the component three-dimensional coordinate value data and the partial three-dimensional coordinate value data after coordinate conversion, and instructs coordinate conversion processing. . Then, the personal computer 40 matches the coordinate values of the three target marks in the component three-dimensional coordinate value data with the coordinate values in the partial three-dimensional coordinate value data, and in response to this, the other three-dimensional coordinate value data of the component three-dimensional coordinate value data. The coordinate value is also displaced.

この座標変換により、エンジン本体１３の部品３次元座標値データは、エンジンルーム１２内の部分３次元座標値データ及び、車両１０の外面形状の全体３次元座標値データと座標基準が揃ったことになる。   By this coordinate conversion, the component 3D coordinate value data of the engine body 13 is aligned with the partial 3D coordinate value data in the engine room 12 and the overall 3D coordinate value data of the outer shape of the vehicle 10. Become.

＜工程Ｃ４．部品３次元形状モデルデータの作成＞
工程Ｃ３で座標変換された部品３次元座標値データを、３次元測定カメラ３０にインポートし、その後、インポートされた座標値データを基に３次元測定カメラ３０でエンジン本体１３の全外面形状を複数の位置から撮像する（図１２参照）。 <Step C4. Creation of part 3D shape model data>
The part three-dimensional coordinate value data coordinate-transformed in step C3 is imported into the three-dimensional measurement camera 30, and then a plurality of outer surface shapes of the engine body 13 are pluralized by the three-dimensional measurement camera 30 based on the imported coordinate value data. The image is taken from the position (see FIG. 12).

この撮影により得られた複数の２次元画像データはパーソナルコンピュータ４０に転送される。パーソナルコンピュータ４０は、画像処理ソフトウェアにより画像処理を施し、取り込んだエンジン本体１３の全外面に係る２次元画像データを部品３次元形状モデルデータに変換する。   A plurality of two-dimensional image data obtained by this photographing is transferred to the personal computer 40. The personal computer 40 performs image processing using image processing software, and converts the captured two-dimensional image data relating to the entire outer surface of the engine body 13 into component three-dimensional shape model data.

ここで得られた部品３次元形状モデルデータは、工程Ｃ３で座標変換されたエンジン本体１３に係る部品３次元座標値データに基づくものであるから、部分３次元形状モデルデータ及び全体３次元形状モデルデータと同じ座標系となっている。   Since the part 3D shape model data obtained here is based on the part 3D coordinate value data of the engine body 13 coordinate-converted in step C3, the partial 3D shape model data and the entire 3D shape model are obtained. It has the same coordinate system as the data.

以上の一連の工程により、車両１０の外面を表す全体３次元形状モデルデータ、ボンネット１１を除去した状態のエンジンルーム１２内を表す部分３次元形状モデルデータ、及び、エンジン本体１３を表す部品３次元形状モデルデータを、同一の座標系で取得することができる。   Through the series of steps described above, the entire three-dimensional shape model data representing the outer surface of the vehicle 10, the partial three-dimensional shape model data representing the inside of the engine room 12 with the hood 11 removed, and the component three-dimensional representing the engine body 13 Shape model data can be acquired in the same coordinate system.

そして、上記したＢ１以降の工程を、ドアを取り外した際に露見する車室内の部品（インストルメントパネル、シート等）、タイヤ、アンダカバーなどの、車両を構成する各パーツについて繰り返すことにより、これらのパーツについても座標系を共通にする部品３次元形状モデルデータを得ることができる。   Then, by repeating the above-described steps after B1 for each part constituting the vehicle, such as vehicle interior parts (instrument panels, seats, etc.), tires, undercovers, etc. exposed when the door is removed, Also for these parts, it is possible to obtain part three-dimensional shape model data having a common coordinate system.

このように、本実施形態の３次元形状モデルデータの作成方法によれば、全体３次元形状モデルデータ、部分３次元形状モデルデータ、部品３次元形状モデルデータの座標系を共通にすることで、それぞれのモデルデータの関連付けが行われる。これにより、各部品の車両全体における位置関係を容易に把握可能であり、効果的な解析等の作業が可能になる。例えば、これらの３次元形状モデルデータを処理可能なＣＡＤソフトウェアを利用することで、車両のＣＡＥ解析（衝突、ＮＶＨ、車体強度、剛性、ユニット、空力等）や形状ベンチマークを行うことが可能になる。   As described above, according to the method of creating the 3D shape model data of the present embodiment, by making the coordinate system of the whole 3D shape model data, the partial 3D shape model data, and the component 3D shape model data common, Each model data is associated. As a result, it is possible to easily grasp the positional relationship of each part in the entire vehicle, and work such as effective analysis becomes possible. For example, by using CAD software capable of processing these three-dimensional shape model data, it becomes possible to perform vehicle CAE analysis (collision, NVH, vehicle strength, rigidity, unit, aerodynamics, etc.) and shape benchmark. .

また、上記のようにして座標系が統一された全体３次元形状モデルデータ、部分３次元形状モデルデータ、部品３次元形状モデルデータを合成して、各部品を含む車両１０全体の合成３次元形状モデルデータを作成することも可能である。   In addition, the overall three-dimensional shape model data, partial three-dimensional shape model data, and component three-dimensional shape model data in which the coordinate system is unified as described above are synthesized, and the combined three-dimensional shape of the entire vehicle 10 including each component. It is also possible to create model data.

なお、詳細は省略するが、ボンネットなどの各蓋物についても、内側にターゲットマークを貼り付けて座標測定カメラ２０及び３次元測定カメラ３０で測定し、画像処理により関連付けた３次元座標値データと３次元形状モデルデータを取得する。   Although not described in detail, each lid such as a bonnet is also measured with the coordinate measuring camera 20 and the three-dimensional measuring camera 30 with a target mark attached to the inside, and the three-dimensional coordinate value data and 3 Get the dimensional shape model data.

本発明は、上述したようなタイプの車両に限らず、種々のタイプの車両に対して適用可能である。   The present invention is not limited to the types of vehicles described above, and can be applied to various types of vehicles.

実施形態における３次元形状モデルデータの作成方法のプラットフォームとなるシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the system used as the platform of the production method of the three-dimensional shape model data in embodiment. 実施形態におけるパーソナルコンピュータのハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the personal computer in embodiment. 実施形態における車両外面へのターゲットマークの付与及び撮影を説明する図である。It is a figure explaining grant of a target mark and photography to a vehicle outer surface in an embodiment. 実施形態におけるパーソナルコンピュータによるターゲットマークの全体３次元座標値データの生成を説明する図である。It is a figure explaining the production | generation of the whole target mark three-dimensional coordinate value data by the personal computer in embodiment. 実施形態における３次元測定カメラへの全体３次元座標値データのインポート及び３次元測定カメラによる車両外面の撮影を説明する図である。It is a figure explaining the import of the whole three-dimensional coordinate value data to the three-dimensional measurement camera in embodiment, and imaging | photography of the vehicle outer surface by a three-dimensional measurement camera. 実施形態における３次元形状モデルデータの全体３次元座標値データの座標空間上への配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning on the coordinate space of the whole three-dimensional coordinate value data of the three-dimensional shape model data in embodiment. 実施形態におけるボンネットの取り外し、エンジンルーム内へのターゲットマークの付与及び撮影を説明する図である。It is a figure explaining removal of the bonnet in the embodiment, giving of a target mark in an engine room, and photography. 実施形態における部分３次元座標値データの座標変換を説明する図である。It is a figure explaining coordinate conversion of partial three-dimensional coordinate value data in an embodiment. 実施形態における３次元測定カメラによるエンジンルーム内及びエンジン本体上部の撮影を説明する図である。It is a figure explaining photography in an engine room and an engine main part upper part by a three-dimensional measuring camera in an embodiment. 実施形態におけるエンジン本体の取り外し、エンジン本体へのターゲットマークの付与及び撮影を説明する図である。It is a figure explaining removal of an engine main part in an embodiment, grant of a target mark to an engine main part, and photography. 実施形態における部品３次元座標値データの座標変換を説明する図である。It is a figure explaining coordinate transformation of part three-dimensional coordinate value data in an embodiment. 実施形態における３次元測定カメラによるエンジン本体の撮影を説明する図である。It is a figure explaining imaging of the engine main part by the three-dimensional measuring camera in an embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０：車両
２０：座標測定カメラ
３０：３次元測定カメラ
３１，３２，３３：ＣＣＤカメラ
３４：台車
４０：パーソナルコンピュータ 10: Vehicle 20: Coordinate measuring camera 30: Three-dimensional measuring camera 31, 32, 33: CCD camera 34: Cart 40: Personal computer

Claims (2)

車両の３次元形状モデルデータを作成する方法であって、
（Ａ１）車両の外面に複数のターゲットマークを付与する工程と、
（Ａ２）工程Ａ１で複数のターゲットマークが付与された車両の外面を第１撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により前記複数のターゲットマークの全体３次元座標値データを取得する工程と、
（Ａ３）車両の外面形状を第２撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により前記全体３次元座標値データに関連付けた車両外面の３次元座標値からなる全体３次元形状モデルデータを作成する工程と、
（Ｂ１）車両の蓋物を取り外し、露見する部品の外面に複数のターゲットマークを付与する工程と、
（Ｂ２）工程Ｂ１で複数のターゲットマークが付与された部品の外面と該部品周辺の車両の外面とを含む範囲を前記第１撮像手段で撮像し、画像処理により当該複数のターゲットマークの部分３次元座標値データを取得する工程と、
（Ｂ３）工程Ａ１で前記部品周辺の車両の外面に付与された少なくとも３点のターゲットマークの前記部分３次元座標値データにおける座標値を前記全体３次元座標値データにおける当該少なくとも３点のターゲットマークの座標値と一致させることにより、前記部分３次元座標値データを前記全体３次元座標値データと同じ座標系のデータへと座標変換する工程と、
（Ｂ４）前記部品の外面形状を前記第２撮像手段で撮像し、画像処理により、工程Ｂ３で座標変換された部分３次元座標値データに関連付けた当該部品外面の３次元座標値からなる部分３次元形状モデルデータを作成する工程と、
（Ｃ１）前記部品を車両から取り外し、工程Ｂ１でターゲットマークが付与された外面以外の外面に、追加的に複数のターゲットマークを付与する工程と、
（Ｃ２）工程Ｃ１で全外面に複数のターゲットマークが付与された前記部品の全外面を前記第１撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により複数のターゲットマークの部品３次元座標値データを取得する工程と、
（Ｃ３）工程Ｂ１で前記部品の外面に付与された少なくとも３点のターゲットマークの前記部品３次元座標値データにおける座標値を工程Ｂ３で座標変換された部分３次元座標値データにおける当該少なくとも３点のターゲットマークの座標値と一致させることにより、前記部品３次元座標値データを当該座標変換された部分３次元座標値データと同じ座標系のデータへと座標変換する工程と、
（Ｃ４）前記部品の全外面形状を前記第２撮像手段で複数の位置から撮像し、画像処理により、工程Ｃ３で座標変換された部品３次元座標値データに関連付けた当該部品の全外面の３次元座標値からなる部品３次元形状モデルデータを作成する工程と、
を有することを特徴とする方法。 A method for creating three-dimensional shape model data of a vehicle,
(A1) providing a plurality of target marks on the outer surface of the vehicle;
(A2) imaging the outer surface of the vehicle provided with a plurality of target marks in step A1 with a first imaging means from a plurality of positions, and acquiring overall three-dimensional coordinate value data of the plurality of target marks by image processing; ,
(A3) The outer surface shape of the vehicle is imaged from a plurality of positions by the second imaging means, and the entire three-dimensional shape model data including the three-dimensional coordinate values of the outer surface of the vehicle associated with the entire three-dimensional coordinate value data is created by image processing. And a process of
(B1) removing the vehicle lid and providing a plurality of target marks on the outer surface of the exposed part;
(B2) The range including the outer surface of the part to which the plurality of target marks are assigned in step B1 and the outer surface of the vehicle around the part is imaged by the first imaging means, and the plurality of target mark portions 3 are processed by image processing. A step of acquiring dimension coordinate value data;
(B3) The coordinate values in the partial three-dimensional coordinate value data of at least three target marks given to the outer surface of the vehicle around the part in step A1 are used as the at least three target marks in the whole three-dimensional coordinate value data. A coordinate conversion of the partial three-dimensional coordinate value data into data of the same coordinate system as the whole three-dimensional coordinate value data,
(B4) A part 3 composed of the three-dimensional coordinate values of the part outer surface associated with the partial three-dimensional coordinate value data obtained by imaging the outer shape of the part with the second imaging unit and coordinate-converted in step B3 by image processing. Creating a shape model data;
(C1) removing the component from the vehicle, and additionally providing a plurality of target marks on an outer surface other than the outer surface to which the target marks are provided in step B1;
(C2) All the outer surfaces of the part to which a plurality of target marks are assigned on the entire outer surface in the step C1 are imaged from a plurality of positions by the first imaging means, and the component three-dimensional coordinate value data of the plurality of target marks by image processing A process of obtaining
(C3) At least three points in the partial three-dimensional coordinate value data obtained by coordinate-transforming the coordinate values in the component three-dimensional coordinate value data of at least three target marks given to the outer surface of the component in step B1 in step B3 A coordinate conversion of the component three-dimensional coordinate value data into data of the same coordinate system as the coordinate-converted partial three-dimensional coordinate value data by matching with the coordinate value of the target mark of
(C4) The entire outer shape of the part is imaged from a plurality of positions by the second imaging means, and 3 of all the outer surfaces of the part associated with the component three-dimensional coordinate value data transformed in step C3 by image processing. Creating a part 3D shape model data composed of dimensional coordinate values;
A method characterized by comprising: 前記車両の蓋物はドア及びボンネットであり、前記部品は、ドアを取り外した際に露見する車室内の部品及びボンネットを取り外した際に露見するエンジンルーム内の部品であることを特徴とする請求項１に記載の方法。   The vehicle lid is a door and a bonnet, and the parts are a part in a vehicle compartment that is exposed when the door is removed and a part in the engine room that is exposed when the bonnet is removed. The method according to 1.
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