JP6153457B2 - ドローモデル生成方法及びドローモデル生成システム - Google Patents

Description

本発明は、ドローモデル生成方法及びドローモデル生成システムに関する。詳しくは、プレス成形品を成形するためのドローモデルを生成するドローモデル生成方法及びドローモデル生成システムに関する。

自動車のアウタパネルやルーフパネルなどのパネル製品は、所望の製品形状をかたどった金型で一の板材を加圧してプレス成形品を成形し、このプレス成形品から製品部分を切り取った後、縁部を曲げてフランジ部を形成したり、ボルトが挿通する孔を空けたりすることにより形成される。このようなパネル製品では、実際に製造する製造工程の前に、製造ラインの設計が行われる。

具体的には、製品形状のデザイン設計が行われると、このデザイン設計からプレス成形品のドローモデルを生成し、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）によるモデル形状評価を行うことで、デザインされた形状が実際にプレス加工可能であるか確認することとしている。

ここで、図９を参照して、製品形状とドローモデルとの関係について説明する。ドローモデル９は、車種に合わせてデザインされた製品部９１と、切り落とすことを想定した余肉部９３と、金型で加圧する際に皺押さえすることを想定したダイフェース部９５と、を含んで構成される。
デザイン設計が成されると製品形状が得られるため、ドローモデル９の製品部９１はデザイン設計と共に生成することができる。また、ダイフェース部９５は、皺押さえを想定した部分であるため基本的に略平面であり比較的容易に生成することができる。一方、余肉部９３は、プレス加工に応じて変形する部分であるため、ドローモデル９の生成では、余肉部９３の生成に多くの時間がかかっている。

また、ＣＡＥによるモデル形状評価が良好でない場合、余肉部の修正とＣＡＥによる解析とを繰り返す必要があり、膨大な時間がかかってしまう。そこで、近年では、余肉部の断面を所定のテンプレートから選択することで、ＣＡＥによる品質の保証されたドローモデルを短時間で設計できるモデル設計システムが知られている（特許文献１）。

特開２００９−１０４４５６号公報

特許文献１のモデル成形システムによれば、余肉部の断面を容易に設定することができるものの、断面の設定から面データの生成には依然として膨大な時間がかかってしまい更なる改良が求められていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、余肉部の断面設定後に容易かつ早急に余肉部の面を生成可能なドローモデル生成方法及びドローモデル生成システムを提供することを目的とする。

本発明は、製品部及びダイフェース部を有するＣＡＤデータから、製品部の周囲に形成される余肉部を含むプレス成形品のドローモデルを生成するドローモデル生成方法であって、夫々が個別のＸＹ座標により規定される複数の特徴点により平面点群を生成する工程と、前記製品部と前記ダイフェース部との間に前記余肉部の断面を複数設定する工程と、前記断面に対して前記平面点群を投影し、前記特徴点のＸＹ座標と一致する断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する工程と、前記工程によりＸＹＺ座標が得られた特徴点同士を繋ぎポリゴン化し、前記余肉部を取得することで、前記プレス成形品のドローモデルを生成する工程と、を含む。

また、前記特徴点のＺ座標を算出する前記工程は、前記特徴点のＸＹ座標と一致する位置に前記断面が存在するか否かを判定する工程と、前記断面が存在する場合に、当該断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する工程と、前記断面が存在しない場合に、複数の断面の中から候補断面を取得し、取得した候補断面に基づいて前記特徴点のＺ座標を算出する工程と、を含むこととしてもよい。

また、前記候補断面に基づいて前記特徴点のＺ座標を算出する前記工程は、前記特徴点を通過するＺ方向に平行な無限直線を跨ぐ２つ以上の断面を候補断面として取得する工程と、前記無限直線と夫々の前記候補断面との最近点を算出し、当該最近点のＺ座標を取得する工程と、夫々の前記最近点のＺ座標に対して、前記無限直線と夫々の前記最近点との距離に基づく重み付けを行うことで、前記特徴点のＺ座標を算出する工程と、を含むこととしてもよい。

また、本発明のドローモデル生成方法は、前記製品部に対して当該製品部のプレス加工過程で生成される中間形状の断面を複数設定する工程と、前記中間形状の断面に対して前記平面点群を投影し、前記特徴点のＸＹ座標と一致する前記中間形状の断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する工程と、前記工程によりＸＹＺ座標が得られた特徴点同士を繋ぎポリゴン化し、前記中間形状を取得することで、前記プレス成形品のドローモデルを生成する工程と、を更に含むこととしてもよい。

また、平面点群を生成する前記工程は、複数の特徴点を所定間隔で格子状に配置することとしてもよい。

また、本発明は上述のドローモデル生成方法を実行可能なドローモデル生成システムを含む。

本発明によれば、余肉部の面をポリゴンデータで得ることができ、余肉部の断面設定後に容易かつ早急に余肉部を含むドローモデルを生成することができる。

ドローモデル生成システムの概要を示す図である。 ドローモデル生成システムの機能構成を示すブロック図である。 複数の特徴点を有する平面格子の一例を示す図である。 製品部とダイフェース部との間に設定する断面の一例を示す図である。 余肉部に投影した特徴点のＺ座標の算出方法の一例を示す図である。 製品部に投影した特徴点のＺ座標の算出方法の一例を示す図である。 ドローモデル生成システムの処理の流れを示すフローチャートである。 ドローモデル生成システムの処理の流れを示すフローチャートである。 製品部、余肉部、ダイフェース部からなるドローモデルの一例を示す図である。

以下、本発明のドローモデル生成システムの好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［ドローモデル生成システムの概要］
初めに、図１を参照して、本発明のドローモデル生成システムの概要について説明する。ドローモデル生成システムでは、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）を用いて生成した製品部９１とダイフェース部９５とから、プレス成形品のドローモデル９を生成する。具体的には、ドローモデル生成システムでは、図１（Ｂ）に示すように、製品部９１及びダイフェース部９５を含むドローモデル９に相当する領域に、夫々が個別のＸＹ座標により規定される複数の特徴点１０１により構成される平面格子１０を投影する。そして、図１（Ｃ）に示すように、投影した特徴点１０１を繋ぎポリゴン１０２とすることで、ドローモデル９を生成する。

このとき、図１（Ａ）に示すように、製品部９１及びダイフェース部９５は、予め形状が規定されているため、製品部９１及びダイフェース部９５に投影した特徴点１０１の座標（Ｚ座標）は、容易に取得することができる。一方、余肉部９３は、形状が規定されていないため、余肉部９３に投影した特徴点１０１の座標（Ｚ座標）は、取得することができない。
この点、本発明のドローモデル生成システムでは、余肉部９３に投影した特徴点１０１の座標（Ｚ座標）を後述する方法により補間し、ドローモデル９を生成することとしている。以下、詳細に説明する。

［ドローモデル生成システムの構成］
続いて、図２を参照して、本発明のドローモデル生成システム１の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るドローモデル生成システム１の機能構成を示すブロック図である。
ドローモデル生成システム１は、作業者が各種データや指令を入力する入力装置２と、この入力装置２からの入力に応じて各種演算処理を実行する演算装置４と、画像を表示する表示装置６と、各種データを記憶する記憶装置８と、を含んで構成される。

入力装置２は、作業者が操作可能なキーボードやマウスなどのハードウェアで構成される。この入力装置２を操作することにより入力されたデータや指令は、演算装置４に入力される。

表示装置６は、画像を表示可能なＣＲＴや液晶ディスプレイなどのハードウェアで構成される。この表示装置６の表示部には、演算装置４による処理結果として、例えば、ドローモデルの立体画像が表示される。

記憶装置８は、ハードディスクドライブやソリッドステートドライブなどのハードウェアで構成され、ＣＡＤを用いて生成された製品部９１の形状データ及びダイフェース部９５の形状データを含むＣＡＤデータを記憶する。なお、記憶装置８に記憶されるＣＡＤデータには、余肉部９３の形状データは含まれない。また、記憶装置８は、平面格子１０を構成する特徴点１０１のデータ（ＸＹ座標）を含む平面格子データを記憶する。また、記憶装置８は、余肉部９３などに設定された断面の形状を規定するパラメータを含む断面データを記憶する。

演算装置４は、ＣＰＵなどのハードウェアで構成され、所定のソフトウェアと協働して平面格子生成部４１と、断面設定部４２と、座標算出部４３と、ドローモデル生成部４４と、を含んで構成される。

平面格子生成部４１は、入力装置２を介した作業者からの指令に応じて図３に示す平面格子１０を生成する。平面格子生成部４１が生成した平面格子１０は、記憶装置８に記憶される。なお、平面格子１０は、作業者の操作に応じて生成するのではなく、予め記憶装置８に記憶しておき、適宜必要に応じて記憶装置８から読み出すこととしてもよい。

ここで、図３を参照して、平面格子１０について説明する。図３（Ａ）に示すように、平面格子１０は、夫々が個別のＸＹ座標により規定される複数の特徴点１０１を所定間隔で格子状に配置することで構成される。
特徴点１０１の間隔は、任意に設定することができるが、ドローモデルが自動車のアウタパネルやルーフパネルなどのパネル製品に関するものである場合、０．５ｍｍ間隔とすることが好ましい。この点、図３（Ｂ）（Ｃ）を参照して、具体的に説明する。なお、図３（Ｂ）は、製品部９１の断面形状を示す模式図であり、図３（Ｃ）は、自動車のアウタパネルやルーフパネルなどのパネル製品のうち最もポリゴンの折れ角が大きくなる部位における、特徴点１０１の間隔とポリゴンの折れ角との関係を示す図である。

上述のように、本発明のドローモデル生成システム１では、製品部９１などに平面格子１０（特徴点１０１）を投影し、特徴点１０１のＺ座標を取得することとしている。ここで、製品部９１に投影した特徴点１０１の間隔は、ＸＹ座標に対する製品部９１の傾斜度合いに応じて異なることになる。
図３（Ｂ）を参照して、製品部９１が、ＸＹ座標と略平行な平面９１１、９１３と、ＸＹ座標に対して所定の角度傾斜した斜面９１２とから構成される断面形状を考える。このとき、平面９１１、９１３に投影した特徴点１０１の間隔Ｌ１と、斜面９１２に投影した特徴点１０１の間隔Ｌ２とを比較すると、間隔Ｌ２の方が広くなる。この特徴点１０１の間隔は、特徴点１０１を繋いでポリゴン１０２を取得する場合にポリゴン１０２の折れ角となってあらわれる。ポリゴン１０２の折れ角が大きいとＣＡＥによるモデル形状評価においてエラーの原因となるため、エラーとならない範囲に収める必要がある。
図３（Ｃ）に示すように、ＣＡＥによるモデル形状評価では、ポリゴン１０２の折れ角がθｍａｘを超えると、エラーや不正な解などの不具合となる。この点、自動車のパネル製品では、特徴点１０１の間隔を０．７ｍｍとすることでポリゴン１０２の折れ角が約θｍａｘとなり、特徴点１０１の間隔を０．５ｍｍとすることでポリゴン１０２の折れ角がθｍａｘ未満となることが確認できた。そのため、自動車のパネル製品についてドローモデルを生成する場合、特徴点１０１の間隔を形状変化が大きな箇所では０．５ｍｍとすることが好ましい。
尚θｍａｘは経験的な閾値であり、各ＣＡＥソフトで夫々異なる。

図２に戻り、断面設定部４２は、入力装置２を介した作業者からの指令に応じて、余肉部９３に複数の断面を設定する。断面設定部４２が設定した複数の断面は、断面の形状を規定するパラメータと対応付けて記憶装置８に記憶される。なお、断面の設定方法は任意であり、例えば、作業者が手動で設定することとしてもよく、また、上述の特許文献１のように予め設定された断面テンプレートを用いて設定することとしてもよい。

ここで、図４を参照して、余肉部９３に設定される断面について説明する。図４（Ａ）に示すように、断面設定部４２は、形状データが生成された製品部９１とダイフェース部９５との間の余肉部９３に、複数の断面９３１Ａ，９３１Ｂ，９３１Ｃ（以下、総称して「断面９３１」と呼ぶ）を生成する。
この断面９３１は、図４（Ｂ）に示すように、複数の直線と複数の曲線とを繋ぎ合わせて構成され、各直線と各曲線との具体的な形状を示す複数のパラメータにより規定される。断面９３１を規定するパラメータには、適宜必要な情報を含めることができるが、少なくとも断面９３１上の任意の位置におけるＸＹＺ座標を算出可能な情報を含むものとする。本実施形態では、これらパラメータとして、各直線の線長を示すパラメータＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４（ｍｍ）と、各曲線の曲率半径を示すパラメータＲ１，Ｒ２，Ｒ３（ｍｍ）と、各曲線の壁角度を示すパラメータＡ１，Ａ２，Ａ３（ｄｅｇ）と、断面９３１の開始位置及び終了位置を示すＸＹＺ座標と、を含むこととしている。

図２に戻り、座標算出部４３は、ＣＡＤデータ上に平面格子１０を投影し、特徴点１０１のＸＹ座標と一致するＣＡＤデータ上のＺ座標を、特徴点１０１のＺ座標として算出する。これにより、ＸＹ平面上に配置された特徴点１０１にＺ座標が与えられる。
ここで、図５を参照して座標算出部４３についてより詳細に説明する。図５（Ａ）は、ＣＡＤデータの断面形状を示す模式図である。図５（Ａ）を参照して、製品部９１やダイフェース部９５は、記憶装置８に形状データが予め記憶されているため、製品部９１やダイフェース部９５に投影された特徴点１０１のＺ座標は、製品部９１やダイフェース部９５の形状データから容易に取得することができる。一方、余肉部９３は、形状データが設定されていないため、余肉部９３に投影された特徴点１０１のＺ座標を適切に取得するための工夫が求められる。
図２に戻り、そこで、座標算出部４３は、判定部４５と、第１のＺ座標算出部４６と、第２のＺ座標算出部４７と、を含んで構成される。

判定部４５は、投影した特徴点１０１のＸＹ座標と一致するＣＡＤデータ上の位置に、形状データが設定されているか否かを判定する。ここで、余肉部９３であっても、断面設定部４２により断面９３１が設定されている部分については断面を規定するパラメータが設定されているため、特徴点１０１が投影された場合にＺ座標を容易に取得することができる。そのため、形状データが設定されているか否かとは、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に製品部９１、ダイフェース部９５又は断面９３１が存在するか否かを判定することと同義である。
より詳しくは、判定部４５は、特徴点１０１がＣＡＤ面（製品部９１及びダイフェース部９５）上に投影されたか否かを判定する。また、判定部４５は、特徴点１０１が断面領域（断面９３１が設定されている余肉部９３と、後述する製品部９１のうち成形困難な箇所Ｑで中間形状の断面９１５が設定されている位置）内に投影されたか否かを判定する。

第１のＺ座標算出部４６は、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に製品部９１、ダイフェース部９５又は断面９３１が存在する場合に機能し、製品部９１、ダイフェース部９５又は断面９３１の形状データ（断面のパラメータ）に基づいて特徴点１０１のＺ座標を算出する。具体的には、第１のＺ座標算出部４６は、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置における製品部９１、ダイフェース部９５又は断面９３１のＺ座標を、特徴点１０１のＺ座標として算出する。

第２のＺ座標算出部４７は、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に製品部９１、ダイフェース部９５及び断面９３１が存在しない場合に機能し、この特徴点１０１の周辺の形状から、この特徴点１０１のＺ座標を算出する。なお、周辺の形状とは、Ｚ座標を特定可能な任意の位置をいい、例えば、特徴点１０１を通過するＺ方向に平行な無限直線の周囲の製品部９１、ダイフェース部９５又は断面９３１をいう。
この第２のＺ座標算出部４７は、候補断面取得部４７１と、最近点取得部４７２と、座標演算部４７３と、を含んで構成される。

候補断面取得部４７１は、特徴点１０１を通過するＺ方向に平行な無限直線を跨ぐ２つ以上の断面９３１を候補断面として取得する。なお、無限直線を跨ぐ２つ以上の断面とは、無限直線の近傍の２つ以上の断面をいう。最近点取得部４７２は、取得した複数の候補断面の夫々について、特徴点１０１を通過する無限直線に対する最近点を算出し、この最近点のＺ座標を取得する。座標演算部４７３は、候補断面上の最近点のＺ座標を、無限直線との距離に基づいて重み付けすることで、特徴点１０１のＺ座標を算出する。

ここで、図５（Ｂ）を参照して、第２のＺ座標算出部４７によるＺ座標の算出方法の一例について具体的に説明する。図５（Ｂ）において、特徴点１０１Ａは、対応するＸＹ座標に製品部９１、ダイフェース部９５及び断面９３１が存在しない特徴点である。
初めに、第２のＺ座標算出部４７（候補断面取得部４７１）は、特徴点１０１Ａを通過し、Ｚ方向に平行な無限直線１０３を設定する。そして、Ｚ方向視でこの無限直線１０３を跨ぐ２つの断面９３１を候補断面として取得する。図５（Ｂ）では、断面９３１Ａ、９３１Ｂが候補断面として取得されている。

続いて、第２のＺ座標算出部４７（最近点取得部４７２）は、候補断面として取得した断面９３１Ａ，９３１Ｂについて、無限直線１０３に対する最近点を算出し、この最近点のＺ座標を取得する。図５（Ｂ）では、断面９３１Ａについて、最近点Ｐ１を算出し、この最近点Ｐ１のＺ座標Ｚ１を取得している。また、断面９３１Ｂについて、最近点Ｐ２を算出し、この最近点Ｐ２のＺ座標Ｚ２を取得している。

続いて、第２のＺ座標算出部４７（座標演算部４７３）は、最近点Ｐ１，Ｐ２のＺ座標Ｚ１，Ｚ２を、無限直線１０３から最近点Ｐ１，Ｐ２までの距離に基づいて重み付けをし、特徴点１０１のＺ座標Ｚを算出する。一例として、第２のＺ座標算出部４７（座標演算部４７３）は、無限直線１０３から最近点Ｐ１までの距離がＤ１、無限直線１０３から最近点Ｐ２までの距離がＤ２である場合、以下の式（１）により特徴点１０１のＺ座標Ｚを算出する。

このように第１のＺ座標算出部４６により製品部９１、ダイフェース部９５又は断面９３１に投影された特徴点１０１のＺ座標が算出され、また、第２のＺ座標算出部４７により断面９３１が設定されていない余肉部９３に投影された特徴点１０１のＺ座標が算出される。なお、夫々の特徴点１０１には、予めＸＹ座標が規定されているため、Ｚ座標の算出に伴い、夫々の特徴点１０１のＸＹＺ座標が算出されることになる。

図２に戻り、ドローモデル生成部４４は、ＸＹＺ座標が得られた特徴点１０１同士を繋ぎポリゴン化する。例えば、隣接する特徴点１０１同士を繋いだ場合には、三角形状のポリゴン１０２を作成することができる（図１（Ｃ）参照）。これにより、ＣＡＤデータが存在しない余肉部９３を含むプレス成形品のドローモデル９（図９参照）が生成される。
なお、特徴点１０１の間隔（ＸＹ座標）は、上述のようにパネル製品のうち最もポリゴンの折れ角が大きくなる部位においてエラーとならない値に設定されている。そのため、部位によっては特徴点１０１の間隔が必要以上に細かくなってしまい計算量が膨大になるおそれがあることから、ドローモデル生成部４４は、不要な特徴点１０１を削除する（間引く）こととしてもよい。一例として、隣接する特徴点１０１のＺ座標の差が閾値未満である場合、言い換えると隣接する特徴点１０１においてＺ座標の変化が小さい場合、特徴点１０１を削除することとしてもよい。

［中間形状のドローモデル生成］
ところで、プレス加工する板材の材料特性の関係から、製品形状を一度のプレス加工で成形できない場合があり、このような場合には、まず板材を中間形状までプレス加工した後に中間形状を加工し製品形状を得ることとしている。製品形状に先立ち中間形状をプレス加工する場合、ＣＡＥによるモデル形状評価では、製品形状ではなく中間形状が加工可能であるか否かの評価を行う必要がある。
そこで、本発明のドローモデル生成システム１では、必要に応じて中間形状のドローモデルも生成することとしている。

即ち、断面設定部４２は、材料特性の関係から一度のプレス加工で成形することが困難な製品部９１の任意の位置に中間形状の断面を複数設定する。そして、座標算出部４３は、製品部９１に設定された中間形状の断面に対して平面格子１０を投影し、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する中間形状の断面のＺ座標を、特徴点１０１のＺ座標として算出する。そして、ドローモデル生成部４４は、ＸＹＺ座標が得られた特徴点１０１同士を繋ぎポリゴン化する。これにより、プレス加工過程で生成される中間形状を取得することができる。
なお、特徴点１０１のＸＹ座標によっては、対応する位置に中間形状の断面が設定されていない場合がある。このような場合には、上述のように所定の重み付けを行うことで、中間形状の断面が設定されていない位置に投影する特徴点１０１のＺ座標を算出することができる。

ここで、図６を参照して、中間形状のドローモデルを生成する場合の流れについて具体的に説明する。図６（Ａ）は、ドローモデル９の断面を模式的に示す図である。また、図６（Ｂ）（Ｃ）は、中間形状の断面に対して投影した特徴点１０１のＺ座標の算出方法を示す図であり、図６（Ｂ）は、投影した位置に中間形状の断面が設定されている場合の算出方法を示す断面図であり、図６（Ｃ）は、投影した位置に中間形状の断面が設定されていない場合の算出方法を示す斜視図である。

図６（Ａ）を参照して、製品部９１には、板材の材料特性の関係から一度のプレス加工で成形困難な箇所Ｑが存在している。そこで、断面設定部４２は、図６（Ｂ）に示すように、この箇所Ｑに対して断面９１５を設定する。なお、断面９１５の設定方法は任意であり、例えば、作業者が手動で設定することとしてもよく、また、上述の特許文献１のように予め設定された断面テンプレートを用いて設定することとしてもよい。また、箇所Ｑに設定する断面（中間形状の断面９１５）と、余肉部９３に設定する断面９３１とは、一体であってもよく、また、夫々個別の断面であってもよい。

中間形状の断面９１５を設定すると、座標算出部４３は、平面格子１０を投影する。ここで、中間形状の断面９１５は、製品部９１に対して設定されるため、特徴点１０１のＸＹ座標が中間形状の断面９１５の任意の位置と一致する場合、当該特徴点１０１は、中間形状の断面９１５及び製品部９１の双方に投影されることになる。図６（Ｂ）では、特徴点１０１は、中間形状の断面９１５のＺ座標Ｚ３及び製品部９１のＺ座標Ｚ４に投影されている。

このような場合、座標算出部４３（第１のＺ座標算出部４６）は、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置の中間形状の断面９１５のＺ座標Ｚ３と、製品部９１のＺ座標Ｚ４とのうち、より大きな値のＺ座標を特徴点１０１のＺ座標として算出する。なお、中間形状の断面９３１は、製品部９１に対してＺ方向の上方に設定されるため、より大きな値のＺ座標は、基本的には、中間形状の断面９１５のＺ座標Ｚ３となる。

一方、特徴点１０１が、中間形状の断面９１５が設定されていない位置に投影された場合、座標算出部４３は、第２のＺ座標算出部４７として機能し、周辺に設定された中間形状の断面９１５を用いて特徴点１０１のＺ座標を算出する。
即ち、図６（Ｃ）に示すように、座標算出部４３（第２のＺ座標算出部４７）は、特徴点１０１を通るＺ方向に平行な無限直線を跨ぐ２つの中間形状の断面９１５Ａ，９１５Ｂを取得し、この中間形状の断面９１５Ａ，９１５Ｂのうち、特徴点１０１を通る無限直線との最近点Ｐ３，Ｐ４を算出する。そして、この最近点Ｐ３，Ｐ４のＺ座標Ｚ５，Ｚ６に対して、無限直線からの距離に基づく重み付けを行い、特徴点１０１のＺ座標を算出する。

［ドローモデル生成システムの処理］
図７及び図８は、ドローモデル生成システム１の処理の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、ドローモデルの生成は、製品部９１やダイフェース部９５などの形状データ及び平面格子１０を設定する準備工程と、この準備工程において準備したデータを用いてドローモデル９を生成するドローモデル生成工程と、を含む。より具体的には、準備工程は、ステップＳ１〜Ｓ３の処理で構成され、ドローモデル生成工程は、ステップＳ４〜Ｓ７の処理で構成される。

ステップＳ１では、作業者は、入力装置２を用いて製品部９１及びダイフェース部９５の形状データを生成し、記憶装置８に記憶する。ステップＳ２では、作業者は、入力装置２を用いて断面（余肉部９３の断面、中間形状の断面）を設定し、記憶装置８に記憶する。ステップＳ３では、作業者は、入力装置２を用いて平面格子１０を生成し、記憶装置８に記憶する。

ステップＳ４において、座標算出部４３は、製品部９１、ダイフェース部９５及び断面の形状データ（ＣＡＤデータ）に対して平面格子１０を投影する。続く、ステップＳ５において、座標算出部４３は、Ｚ座標算出処理を行う。ここで、図８を参照して、Ｚ座標算出処理について説明する。

ステップＳ１１において、判定部４５は、特徴点１０１がＣＡＤ面上に投影されたか否かを判定する。ここで、ＣＡＤ面とは、製品部９１及びダイフェース部９５をいう。即ち、特徴点１０１が製品部９１やダイフェース部９５に投影された場合、ステップＳ１１においてＹＥＳとなり、特徴点１０１が製品部９１及びダイフェース部９５以外の位置、即ち、後述する断面領域内に投影された場合、ステップＳ１１においてＮＯとなる。

ステップＳ１１においてＹＥＳのとき、ステップＳ１２において、第１のＺ座標算出部４６は、投影した位置の製品部９１及びダイフェース部９５のＺ座標を取得し、処理をステップＳ１３に移す。

ステップＳ１３において、判定部４５は、特徴点１０１が断面領域内に投影されたか否かを判定する。ここで、断面領域とは、断面が設定されている領域であり、具体的には、断面９３１が設定されている余肉部９３と、製品部９１のうち成形困難な箇所Ｑで中間形状の断面９１５が設定されている位置をいう。即ち、特徴点１０１が余肉部９３や中間形状の断面９１５が設定されている位置に投影された場合、ステップＳ１３においてＹＥＳとなり、処理をステップＳ１４に移す。一方、ステップＳ１３においてＮＯの場合、処理をステップＳ１８に移す。

ステップＳ１４において、判定部４５は、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に断面が存在するか否かを判定する。即ち、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に、余肉部９３に設定された９３１や、製品部９１のうち成形困難な箇所Ｑに設定された中間形状の断面９１５が存在しない場合には、ステップＳ１４においてＮＯとなり、処理をステップＳ１５に移す。

ステップＳ１５において、第２のＺ座標算出部４７は、特徴点１０１を通過するＺ方向に平行な無限直線を跨ぐ２つ以上の断面９３１を取得すると共に、この断面９３１上の無限直線との最近点を抽出する。続く、ステップＳ１６において、第２のＺ座標算出部４７は、最近点のＺ座標を無限直線までの距離に基づいて重み付けし、Ｚ座標を算出して取得する。Ｚ座標を取得後、処理をステップＳ１８に移す。
なお、上述の式（１）は、ステップＳ１６におけるＺ座標の算出に用いられる。
また、上述のステップＳ１５〜１６の説明では、断面９３１が設定されている余肉部９３においてＺ座標を取得する場合について説明したが、製品部９１のうち中間形状の断面９１５が設定されている位置においてＺ座標を取得する場合も同様である。

ステップＳ１４に戻り、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に、余肉部９３に設定された断面９３１や、製品部９１のうち成形困難な箇所Ｑに設定された中間形状の断面９１５が存在する場合には、ステップＳ１４においてＹＥＳとなり、処理をステップＳ１７に移す。

ステップＳ１７において、第１のＺ座標算出部４６は、各断面の断面パラメータに基づいてＺ座標を算出して取得する。具体的には、断面９３１又は中間形状の断面９１５のＺ座標を、特徴点１０１のＺ座標として算出して取得し、処理をステップＳ１８に移す。

ステップＳ１８において、取得したＺ座標が２つある場合には、大きい方のＺ座標を特徴点１０１のＺ座標として取得する。ここで、取得したＺ座標が２つある場合とは、ステップＳ１１及びステップＳ１３のいずれにおいてもＹＥＳであり、特徴点１０１を、製品部９１のうち成形困難な箇所Ｑで中間形状の断面９１５が設定されている位置に投影した場合である。この場合には、ステップＳ１２により取得されたＺ座標と、ステップＳ１６又は１７により取得されたＺ座標と、の２つが存在する。従って、これらのうち大きい方（基本的にはステップＳ１６又は１７により取得されたＺ座標）を特徴点１０１のＺ座標として取得し、処理をステップＳ１９に移す。
ところで、ＣＡＤ面と断面いずれも存在しない領域は原則として無い。従って、ステップＳ１１又はステップＳ１３の少なくともいずれかにおいて、必ずＹＥＳとなり、Ｚ座標が取得されることとなる。なお、安全のため、既に公知のソフトウェアにより、３辺以上のフェースを自動的に作成し、ポリゴンメッシュ上の穴の開いた領域を埋めるポリゴン穴埋め処理、もしくはポリゴン格子と連携してもよい。

ステップＳ１９では、ステップＳ１８で取得したＺ座標を、特徴点１０１のＸＹ座標と結びつけて記憶装置８に記憶する。その後、ステップＳ２０に移り、全ての特徴点１０１について処理を行い、Ｚ座標算出処理を終了する。

図７に戻り、全ての特徴点１０１についてＺ座標を算出（即ちＸＹＺ座標を取得）すると、ステップＳ６において、ドローモデル生成部４４は、不要な特徴点１０１を削除する。具体的には、ドローモデル生成部４４は、隣接する特徴点１０１においてＺ座標の変化が小さい場合、特徴点１０１を削除する。続いて、ステップＳ７において、ドローモデル生成部４４は、隣接する特徴点１０１同士を繋いでポリゴン化し、処理を終了する。

以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を期待することができる。

（１）ドローモデル生成システム１では、余肉部９３に対して複数の断面９３１を設定すると、製品部９１、ダイフェース部９５及び断面９３１に対して、ＸＹ座標により規定される複数の特徴点１０１を投影し、この特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置の形状データが有するＺ座標を特徴点１０１のＺ座標として算出する。そして、ＸＹＺ座標が算出された特徴点１０１同士を繋ぎポリゴン化する。
これにより、余肉部９３に設定した断面から自動的に余肉部の面（ポリゴン）を得ることができ、従来、膨大な時間がかかっていた面データの生成を短時間で行うことができる。また、上記特許文献１に記載のようにＣＡＥによるモデル形状評価では、ポリゴン（メッシュ）データが必要になる。この点、本発明のドローモデル生成システム１では、ドローモデル９をポリゴンデータで生成するため、ドローモデル９の生成後に直ちにＣＡＥによるモデル形状評価を行うことができる。

（２）このとき、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に断面９３１が存在する場合には、この断面９３１が有するＺ座標を特徴点１０１のＺ座標として算出する一方で、特徴点１０１のＸＹ座標と一致する位置に断面９３１が存在しない場合には、候補断面を取得し、この候補断面に基づいて特徴点１０１のＺ座標を算出する。
これにより、断面９３１が設定されていない余肉部９３についても適切にポリゴン化することができる。その結果、断面９３１を必要以上に詳細に設定する必要がなく、ドローモデル９の生成にかかる時間を短縮化することができる。

（３）候補断面に基づくＺ座標の算出において、ドローモデル生成システム１では、算出対象の特徴点１０１を通過するＺ方向に平行な無限直線を跨ぐ２つ以上の断面９３１を候補断面として取得し、この候補断面上の無限直線との最近点のＺ座標を、無限直線と夫々の最近点との距離に基づく重み付けを行うことで、特徴点１０１のＺ座標を算出する。
通常、プレス製品は、一定の連続性を持った形状を有していることから、このような距離に基づく重み付けにより補間することで、余肉部９３の形状を精度良く生成することができる。その結果、ＣＡＥによる品質の保証されたドローモデル９を短時間で生成することができる。

（４）また、ドローモデル生成システム１では、製品部９１に対してプレス加工過程で生成される中間形状の断面９１５を複数設定し、この断面９１５に基づいて中間形状を取得する。
これにより、板材の材料特性の関係から一度のプレス加工で成形できない製品形状の場合に中間形状のドローモデルを生成することができ、この中間形状が適切に成形可能であるかＣＡＥによる評価を受けることができる。

（５）また、ドローモデル生成システム１では、平面格子１０の間隔を所定間隔（０．５ｍｍ）とした。これにより、ポリゴンの折れ角をθｍａｘ未満に収めることができ、ＣＡＥによるモデル形状評価においてエラーになることを防止できる。

以上、本発明のドローモデル生成システム１の好ましい一実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、特徴点１０１を格子状に配置することとしているが、これに限られるものではない。即ち、特徴点１０１はＸＹ座標が規定されていれば足り、不規則に配置されていても本発明は適用可能である。

また、本実施形態では、特徴点１０１が製品部９１に投影された場合（図８のステップＳ１２でＹＥＳ）、中間形状の断面９１５を用いたＺ座標の算出を行うこととしている。この点、中間形状の生成は、プレス加工が困難な箇所Ｑに対してのみ行えば足りるものであり、製品部９１の全てについて中間形状の生成を行う必要はない。即ち、製品部９１の所定領域（箇所Ｑ）に投影された特徴点１０１については、製品部９１のＺ座標と中間形状の断面９１５のＺ座標とのうち大きい値をＺ座標として算出し、製品部９１の所定領域（箇所Ｑ）以外に投影された特徴点１０１については、製品部９１のＺ座標を特徴点１０１のＺ座標として算出する。

１ ドローモデル生成システム
２ 入力装置
４ 演算装置
４１ 平面格子生成部
４２ 断面設定部
４３ 座標算出部
４４ ドローモデル生成部
４５ 判定部
４６ 第１のＺ座標算出部
４７ 第２のＺ座標算出部
４７１ 候補断面取得部
４７２ 最近点取得部
４７３ 座標演算部
９ ドローモデル
９１ 製品部
９３ 余肉部
９３１ 断面
９５ ダイフェース部
１０ 平面格子
１０１ 特徴点

Claims (6)

1. 製品部及びダイフェース部を有するＣＡＤデータから、製品部の周囲に形成される余肉部を含むプレス成形品のドローモデルを生成するドローモデル生成方法であって、
   ドローモデル生成システムの断面設定部が、前記製品部と前記ダイフェース部との間に前記余肉部の断面を複数設定する工程と、
   前記ドローモデル生成システムの座標算出部が、夫々が個別のＸＹ座標により規定される複数の特徴点からなる平面点群を、前記断面に対して投影し、前記特徴点のＸＹ座標と一致する断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する工程と、
   前記ドローモデル生成システムのドローモデル生成部が、前記工程によりＸＹＺ座標が得られた特徴点同士を繋ぎポリゴン化し、前記余肉部を取得することで、前記プレス成形品のドローモデルを生成する工程と、を含み、
   前記特徴点のＺ座標を算出する前記工程は、
   前記座標算出部の判定部が、前記特徴点のＸＹ座標と一致する位置に前記断面が存在するか否かを判定する工程と、
   前記座標算出部の第１のＺ座標算出部が、前記断面が存在する場合に、当該断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する工程と、
   前記座標算出部の第２のＺ座標算出部が、前記断面が存在しない場合に、複数の断面の中から候補断面を取得し、取得した候補断面に基づいて前記特徴点のＺ座標を算出する工程と、含み、
   前記候補断面に基づいて前記特徴点のＺ座標を算出する前記工程は、
   前記第２のＺ座標算出部の候補断面取得部が、前記特徴点を通過するＺ方向に平行な無限直線を跨ぐ２つ以上の断面を候補断面として取得する工程と、
   前記第２のＺ座標算出部の最近点取得部が、前記無限直線と夫々の前記候補断面との最近点を算出し、当該最近点のＺ座標を取得する工程と、
   前記第２のＺ座標算出部の座標演算部が、夫々の前記最近点のＺ座標に対して、前記無限直線と夫々の前記最近点との距離に基づく重み付けを行うことで、前記特徴点のＺ座標を算出する工程と、を含む
   ことを特徴とするドローモデル生成方法。
2. 前記ドローモデル生成システムの断面設定部が、前記製品部に対して当該製品部のプレス加工過程で生成される中間形状の断面を複数設定する工程と、
   前記ドローモデル生成システムの座標算出部が、前記中間形状の断面に対して前記平面点群を投影し、前記特徴点のＸＹ座標と一致する前記中間形状の断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する工程と、
   前記ドローモデル生成システムのドローモデル生成部が、前記工程によりＸＹＺ座標が得られた特徴点同士を繋ぎポリゴン化し、前記中間形状を取得することで、前記プレス成形品のドローモデルを生成する工程と、を更に含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のドローモデル生成方法。
3. 前記ドローモデル生成システムの平面格子生成部が、平面点群を生成する前記工程は、複数の特徴点を所定間隔で格子状に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載のドローモデル生成方法。
4. 製品部及びダイフェース部を有するＣＡＤデータから、製品部の周囲に形成される余肉部を含むプレス成形品のドローモデルを生成するドローモデル生成システムであって、
   夫々が個別のＸＹ座標により規定される複数の特徴点により生成された平面点群を記憶する記憶部と、
   前記製品部と前記ダイフェース部との間に前記余肉部の断面を複数設定する断面設定部と、
   前記断面に対して前記平面点群を投影し、前記特徴点のＸＹ座標と一致する断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する座標算出部と、
   前記座標算出部によりＸＹＺ座標が得られた特徴点同士を繋ぎポリゴン化し、前記余肉部を取得することで、前記プレス成形品のドローモデルを生成するドローモデル生成部と、を備え、
   前記座標算出部は、
   前記特徴点のＸＹ座標と一致する位置に前記断面が存在するか否かを判定する判定部と、
   前記断面が存在する場合に、当該断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出する第１のＺ座標算出部と、
   前記断面が存在しない場合に、複数の断面の中から候補断面を取得し、取得した候補断面に基づいて前記特徴点のＺ座標を算出する第２のＺ座標算出部と、を備え、
   前記第２のＺ座標算出部は、
   前記特徴点を通過するＺ方向に平行な無限直線を跨ぐ２つ以上の断面を候補断面として取得する候補断面取得部と、
   前記無限直線と夫々の前記候補断面との最近点を算出し、当該最近点のＺ座標を取得する最近点取得部と、
   夫々の前記最近点のＺ座標に対して、前記無限直線と夫々の前記最近点との距離に基づく重み付けを行うことで、前記特徴点のＺ座標を算出する座標演算部と、を備えることを特徴とするドローモデル生成システム。
5. 前記断面設定部は、前記製品部に対して当該製品部のプレス加工過程で生成される中間形状の断面を複数設定し、
   前記座標算出部は、前記中間形状の断面に対して前記平面点群を投影し、前記特徴点のＸＹ座標と一致する前記中間形状の断面のＺ座標を前記特徴点のＺ座標として算出し、
   前記ドローモデル生成部は、ＸＹＺ座標が得られた特徴点同士を繋ぎポリゴン化し、前記中間形状を取得することで、前記プレス成形品のドローモデルを生成することを特徴とする請求項４に記載のドローモデル生成システム。
6. 前記平面点群は、複数の特徴点を所定間隔で格子状に配置することで生成されることを特徴とする請求項４又は５に記載のドローモデル生成システム。

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