本發(fā)明涉及一種用于支援零件的加工作業(yè)的零件加工支援系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著產(chǎn)品的復(fù)雜化，即使在零件單體中確保加工精度，也會在組裝過程中使組裝誤差累積，其結(jié)果為，有無法在現(xiàn)場進(jìn)行組裝的情況。該情況尤其容易在大型產(chǎn)品中產(chǎn)生。

在因組裝誤差導(dǎo)致無法在現(xiàn)場進(jìn)行組裝的情況下，必須為了修正而使零件移動到加工工廠，并在修正后再次移動到組裝工廠。在為大型產(chǎn)品的零件的情況下，由于該零件的重量大，所以，必須使用起重機(jī)等而使該零件移動，用于該作業(yè)的作業(yè)時間、工時巨大。

以往，為了確保構(gòu)成產(chǎn)品的各個零件的加工精度，有如下方法：利用三維掃描儀獲取加工后的零件的三維形狀數(shù)據(jù)，并將該三維形狀數(shù)據(jù)與該零件的cad(computeraideddesign，計算機(jī)輔助設(shè)計)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確認(rèn)相對于該零件的設(shè)計值的偏差。

另外，在專利文獻(xiàn)1中記載有如下技術(shù)：利用三維掃描儀對包裝對象的物品獲取數(shù)據(jù)，并基于所獲取的三維形狀數(shù)據(jù)自動設(shè)計應(yīng)配置在包裝盒的內(nèi)部的支撐用包裝材料。

背景技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2007-164257號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[發(fā)明要解決的問題]

然而，將利用三維掃描儀所獲取的零件的三維形狀數(shù)據(jù)與cad數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的以往的方法雖然在確保各個零件的加工精度方面有效，但無法確認(rèn)實際組裝零件時的組裝誤差。

另外，專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)也不能確認(rèn)將已加工的各個零件組裝時的組裝誤差。

本發(fā)明是鑒于所述以往技術(shù)的問題點而完成，其目的在于提供一種能夠在零件的實際組裝作業(yè)之前確認(rèn)組裝誤差的零件加工支援系統(tǒng)及方法。

[解決問題的技術(shù)手段]

為解決所述問題，本發(fā)明的第1形態(tài)是一種零件加工支援系統(tǒng)，其特征在于用于支援零件的加工作業(yè)，且具備：三維測量機(jī)構(gòu)，用于獲取與所述零件相關(guān)的三維測量數(shù)據(jù)；顯示機(jī)構(gòu)，用于基于所述三維測量數(shù)據(jù)而顯示所述零件；及虛擬組裝機(jī)構(gòu)，用于將通過所述顯示機(jī)構(gòu)顯示的所述零件在所述顯示機(jī)構(gòu)上虛擬地組裝。

本發(fā)明的第2形態(tài)根據(jù)第1形態(tài)，其特征在于，在所述零件設(shè)置著用于獲取利用所述虛擬組裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬組裝時的基準(zhǔn)位置的輔具，且所述三維測量數(shù)據(jù)包含與所述輔具相關(guān)的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的第3形態(tài)根據(jù)第2形態(tài)，其特征在于，所述輔具以在形成在所述零件的孔的軸線上延伸的方式設(shè)置。

本發(fā)明的第4形態(tài)根據(jù)第2形態(tài)，其特征在于，所述輔具具有通過所述三維測量機(jī)構(gòu)測量的3個平面。

本發(fā)明的第5形態(tài)根據(jù)第1至第4中的任一形態(tài)，其特征在于，所述三維測量數(shù)據(jù)通過不同種類的2個以上的所述三維測量機(jī)構(gòu)所獲取。

本發(fā)明的第6形態(tài)根據(jù)第5形態(tài)，其特征在于，通過所述不同種類的2個以上的三維測量機(jī)構(gòu)所獲取的所述三維測量數(shù)據(jù)包含與共通的測定部位相關(guān)的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的第7形態(tài)根據(jù)第1至第6中的任一形態(tài)，其特征在于，所述虛擬組裝機(jī)構(gòu)以如下方式構(gòu)成，即，在將通過所述顯示機(jī)構(gòu)顯示的所述零件在所述顯示機(jī)構(gòu)上虛擬地組裝時，利用設(shè)為理想狀態(tài)的設(shè)計信息實施所述零件的位置對準(zhǔn)。

本發(fā)明的第8形態(tài)根據(jù)第1至第7中的任一形態(tài)，其特征在于，所述虛擬組裝機(jī)構(gòu)以如下方式構(gòu)成，即，在將通過所述顯示機(jī)構(gòu)顯示的所述零件在所述顯示機(jī)構(gòu)上虛擬地組裝時，利用與所述零件相關(guān)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)實施虛擬組裝。

為解決所述問題，本發(fā)明的第9形態(tài)是一種零件加工支援方法，其特征在于用于支援零件的加工作業(yè)，且具備：數(shù)據(jù)獲取步驟，獲取與所述零件相關(guān)的三維測量數(shù)據(jù)；顯示步驟，基于所述三維測量數(shù)據(jù)而將所述零件顯示在顯示機(jī)構(gòu)；及虛擬組裝步驟，在所述顯示機(jī)構(gòu)上虛擬地組裝所述零件。

本發(fā)明的第10形態(tài)根據(jù)第9形態(tài)，其特征在于，在所述零件設(shè)置用于獲取所述虛擬組裝步驟中的虛擬組裝時的基準(zhǔn)位置的輔具，且所述三維測量數(shù)據(jù)包含與所述輔具相關(guān)的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的第11形態(tài)根據(jù)第10形態(tài)，其特征在于，將所述輔具以在形成在所述零件的孔的軸線上延伸的方式設(shè)置。

本發(fā)明的第12形態(tài)根據(jù)第10形態(tài)，其特征在于，所述輔具具有通過所述三維測量機(jī)構(gòu)測量的3個平面。

本發(fā)明的第13形態(tài)根據(jù)第9至第12中的任一形態(tài)，其特征在于，通過不同種類的2個以上的三維測量機(jī)構(gòu)獲取所述三維測量數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的第14形態(tài)根據(jù)第13形態(tài)，其特征在于，通過所述不同種類的2個以上的三維測量機(jī)構(gòu)所獲取的所述三維測量數(shù)據(jù)包含與共通的測定部位相關(guān)的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的第15形態(tài)根據(jù)第9至第14中的任一形態(tài)，其特征在于，在所述虛擬組裝步驟中，在所述顯示機(jī)構(gòu)上虛擬地組裝所述零件時，利用設(shè)為理想狀態(tài)的設(shè)計信息實施所述零件的位置對準(zhǔn)。

本發(fā)明的第16形態(tài)根據(jù)第9至第14中的任一形態(tài)，其特征在于，在所述虛擬組裝步驟中，在所述顯示機(jī)構(gòu)上虛擬地組裝所述零件時，利用與所述零件相關(guān)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)實施虛擬組裝。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明的零件加工支援系統(tǒng)及方法，能夠在零件的實際組裝作業(yè)之前確認(rèn)組裝誤差。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的零件加工支援系統(tǒng)的概略構(gòu)成的框圖。

圖2是將圖1所示的零件加工支援系統(tǒng)的概略構(gòu)成與測定對象物一同表示的示意圖。

圖3是用于說明使用圖1所示的零件加工支援系統(tǒng)的零件加工支援方法的示意圖。

圖4是用于說明使用圖1所示的零件加工支援系統(tǒng)的零件加工支援方法的另一示意圖。

圖5是用于說明位置對準(zhǔn)用輔具的一變化例的示意圖。

圖6是將圖5所示的位置對準(zhǔn)用輔具放大表示的示意圖。

圖7是用于說明圖5及圖6所示的位置對準(zhǔn)用輔具的使用方法的示意圖。

圖8是用于說明圖5及圖6所示的位置對準(zhǔn)用輔具的使用方法的另一示意圖。

圖9是用于說明在圖1所示的實施方式中利用設(shè)計信息(理想狀態(tài))實施位置對準(zhǔn)的方法的圖。

圖10是用于說明在圖1所示的實施方式中在虛擬組裝時僅利用一部分?jǐn)?shù)據(jù)的方法的示意圖。

圖11是用于說明在圖1所示的實施方式中在虛擬組裝時僅利用一部分?jǐn)?shù)據(jù)的方法的另一示意圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的一實施方式的零件加工支援系統(tǒng)及零件加工支援方法進(jìn)行說明。

如圖1及圖2所示，本實施方式的零件加工支援系統(tǒng)1具備用于獲取與構(gòu)成產(chǎn)品的零件相關(guān)的三維測量數(shù)據(jù)的三維測量機(jī)構(gòu)2。三維測量機(jī)構(gòu)2中包含固定式三維掃描儀3及手持式三維掃描儀4。

利用各三維掃描儀3、4所獲取的三維形狀數(shù)據(jù)以在線或離線方式傳送到計算機(jī)(pc，personalcomputer，個人計算機(jī))5。另外，利用三維掃描儀3、4獲取的三維形狀數(shù)據(jù)是與測定對象物的形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)。

計算機(jī)5構(gòu)成有：顯示機(jī)構(gòu)6，用于基于利用固定式三維掃描儀3及手持式三維掃描儀4所獲取的三維測量數(shù)據(jù)，顯示作為測量對象物的零件p；及虛擬組裝機(jī)構(gòu)7，用于將通過顯示機(jī)構(gòu)6顯示的多個零件p在顯示機(jī)構(gòu)6上虛擬地組裝。

另外，固定式三維掃描儀3以置于地板面等的狀態(tài)使用，能夠快速地獲取數(shù)據(jù)，但必須確保與測量對象物相距一定的距離。另一方面，手持式三維掃描儀4能夠一邊由作業(yè)者挪動一邊自由自在地獲取數(shù)據(jù)，但如果測定對象物變大，那么相應(yīng)地需要較長的時間。

因此，在本實施方式的零件加工支援系統(tǒng)1中，考慮各三維掃描儀3、4的所述特性，例如，利用固定式三維掃描儀3對零件p的側(cè)面及上表面進(jìn)行測量。另一方面，手持式三維掃描儀4對受高度限制而無法利用固定式三維掃描儀3測量的零件p的下表面進(jìn)行測量。

而且，將利用各三維掃描儀3、4所獲取的三維形狀數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)5，將利用兩掃描儀3、4所獲取的數(shù)據(jù)結(jié)合而作為一個零件數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

此處，為了將利用固定式三維掃描儀3所獲取的三維形狀數(shù)據(jù)與利用手持式三維掃描儀4所獲取的三維形狀順利地結(jié)合，而使要結(jié)合的數(shù)據(jù)彼此包含共通的部分。具體來說，通過手持式三維掃描儀4，額外測量本來的測量對象物即零件p以外的共通的測定部位、例如圖2所示的零件p的支承物8或地板面9。

由于利用固定式三維掃描儀所獲取的三維形狀數(shù)據(jù)中包含與零件p的支承物8或地板面9相關(guān)的數(shù)據(jù)，所以，能夠?qū)蓲呙鑳x3、4的三維測量數(shù)據(jù)彼此利用共通的數(shù)據(jù)而順利地結(jié)合。由此，能夠減輕將固定式掃描儀3的數(shù)據(jù)與手持式掃描儀4的數(shù)據(jù)結(jié)合時的計算機(jī)5的負(fù)荷。

另外，在本實施方式中，組合使用固定式三維掃描儀3與手持式三維掃描儀4，但三維測量機(jī)構(gòu)2的組合并不限定于此，可將測定精度等互不相同的2種以上的三維測量機(jī)構(gòu)2組合。

另外，在本實施方式中，如圖2所示，在測量對象的零件p的螺栓孔pa，以在螺栓孔pa的軸線上延伸的方式設(shè)置著圓柱狀輔具10。該圓柱狀輔具10用于獲取利用虛擬組裝機(jī)構(gòu)7進(jìn)行虛擬組裝時的螺栓孔pa的基準(zhǔn)位置，設(shè)置在測量對象的多個零件p中的至少1個。而且，三維測量機(jī)構(gòu)2以包含圓柱狀輔具10的部分的方式對零件p進(jìn)行測量。也就是說，利用三維測量機(jī)構(gòu)2所獲取的三維測量數(shù)據(jù)包含與圓柱狀輔具10相關(guān)的數(shù)據(jù)。

接下來，參照地對使用所述零件加工支援系統(tǒng)1支援零件p的加工作業(yè)的零件加工支援方法進(jìn)行說明。

首先，使用所述三維測量機(jī)構(gòu)2，獲取與多個零件p相關(guān)的三維測量數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)獲取步驟)。將所獲取的三維測量數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)5，并基于三維測量數(shù)據(jù)將多個零件p顯示在顯示機(jī)構(gòu)6(顯示步驟)。

另外，如上所述，在本實施方式的零件加工支援系統(tǒng)1中，利用固定式三維掃描儀3及手持式三維掃描儀4對零件p進(jìn)行測量，并將利用兩掃描儀3、4所獲取的三維測量數(shù)據(jù)彼此利用與共通的測量部位相關(guān)的數(shù)據(jù)而結(jié)合。

圖3表示顯示在計算機(jī)5的顯示機(jī)構(gòu)6上的多個(本例中為3個)零件p1、p2、p3。各零件p1、p2、p3是例如直徑超過10m的大型零件。各零件p1、p2、p3呈具有中央開口的厚壁圓板狀，且在圓周方向上形成著多個插通用于將零件彼此連接的螺栓的螺栓孔pa。

為了使用三維測量機(jī)構(gòu)2確實地獲取零件p1、p2、p3的螺栓孔pa的軸的數(shù)據(jù)，而如圖2所示，使用圓柱狀輔具10。也就是說，通過利用三維測量機(jī)構(gòu)2對以在螺栓孔pa的軸線上延伸的方式配置的圓柱狀輔具10進(jìn)行測量，能夠確實地獲取螺栓孔pa的軸的數(shù)據(jù)。如果能夠特定出螺栓孔pa的軸，那么刪除輔具部分的三維形狀數(shù)據(jù)，由此，獲得已獲取螺栓孔pa的軸的零件數(shù)據(jù)。

實際組裝3個零件p1、p2、p3時，使各零件的接合面pb彼此抵接，并且將各零件的螺栓孔pa彼此軸對準(zhǔn)，利用插通于螺栓孔pa的螺栓將零件彼此連接。

在本實施方式的零件加工支援方法中，將多個零件p1、p2、p3在計算機(jī)5的顯示機(jī)構(gòu)6上虛擬地組裝(虛擬組裝步驟)。

然后，如圖4所示，例如以零件p的中心軸為基準(zhǔn)虛擬地組裝零件p，在顯示機(jī)構(gòu)6上確認(rèn)零件p的接合面pb彼此的干涉的有無、螺栓孔pa彼此的軸偏移的狀態(tài)、或零件p彼此的外形的偏移情況等。由此，不用實際組裝零件p便可事先確認(rèn)已將多個零件p組裝時的組裝誤差。

在通過計算機(jī)5的顯示機(jī)構(gòu)6上的虛擬組裝確認(rèn)到無法容許的組裝誤差的情況下，在將零件p搬送到現(xiàn)場之前，在工廠實施修正加工。由此，能夠在現(xiàn)場的實際組裝之前將組裝誤差控制在容許范圍內(nèi)，從而能夠確實地避免現(xiàn)場的組裝作業(yè)的故障。

尤其是，在大型產(chǎn)品的情況下，用于將零件p從現(xiàn)場送回到工廠的作業(yè)負(fù)擔(dān)大，另外，也有產(chǎn)品過大而根本無法在工廠實施試組裝的情況，因此，將現(xiàn)場的組裝作業(yè)的故障防患于未然的優(yōu)點大。

另外，即使在能夠在工廠進(jìn)行試組裝的產(chǎn)品的情況下，通過使用本實施方式的零件加工支援系統(tǒng)1及方法，而不需要在工廠進(jìn)行試組裝，且不需要在實物對準(zhǔn)之后再進(jìn)行修正，從而能夠削減時間、工時而縮短產(chǎn)品的交貨期。

另外，根據(jù)本實施方式，關(guān)于將產(chǎn)品的零件p以零件為單位出貨的產(chǎn)品，也不需要在工廠內(nèi)進(jìn)行試組裝。

另外，在組裝零件p的對象固定在設(shè)備之類的情況下，無法在工廠進(jìn)行試組裝，但通過使用本實施方式的零件加工支援系統(tǒng)1虛擬地進(jìn)行組裝，能夠在實際組裝之前確認(rèn)組裝誤差。

另外，在所述實施方式中，將虛擬組裝時的基準(zhǔn)設(shè)為零件p的中心軸，但組裝基準(zhǔn)并不限定于此，例如可將零件p的機(jī)械加工面設(shè)為組裝基準(zhǔn)。

另外，在所述實施方式中，在螺栓孔pa設(shè)置輔具10，但輔具的設(shè)置部位并不限定于螺栓孔pa，另外，設(shè)置輔具的孔可以是貫通孔，也可以是凹部。另外，輔具的形狀并不限定于圓柱狀，只要能夠獲取可特定出孔的軸線的三維形狀數(shù)據(jù)即可。

另外，在所述實施方式中，使用圓柱狀輔具10作為位置對準(zhǔn)用輔具，但也可代替此或者除此以外另外使用利用如下所述的3個平面的位置對準(zhǔn)用輔具。

也就是說，如圖5及圖6所示，該位置對準(zhǔn)用輔具11具備在安裝在測量對象的零件p的狀態(tài)下能夠通過三維測量機(jī)構(gòu)2測量的3個平面11a、11b、11c。

例如，如圖7所示，零件p的表面存在嚴(yán)重的凹凸的情況或零件p的角部未成為90度的情況(本例中為88度)下，有即使將這些部位設(shè)為測量對象，也無法獲取充分的精度的測量數(shù)據(jù)的情況。

因此，如圖5及圖8所示，在零件p的角部安裝位置對準(zhǔn)用輔具11，由此，能夠在零件p上定義設(shè)為測量對象的平面。

另外，作為另一變化例，在所述實施方式中，也可利用設(shè)為理想狀態(tài)的設(shè)計信息實施位置對準(zhǔn)。

也就是說，如圖9所示，使測量數(shù)據(jù)a1與設(shè)計數(shù)據(jù)b1疊加(s1)。另一方面，使測量數(shù)據(jù)a2與設(shè)計數(shù)據(jù)b2疊加(s2)。

接著，將已分別疊加的設(shè)計數(shù)據(jù)b1與設(shè)計數(shù)據(jù)b2的信息與測量數(shù)據(jù)a1、a2組合在一起(s3)。接著，從已完成的數(shù)據(jù)中刪除設(shè)計數(shù)據(jù)而使測量數(shù)據(jù)保留(s4)。

最后，基于端部或結(jié)合部位的測量信息對所保留的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)整(s5)。由于已利用設(shè)計信息進(jìn)行準(zhǔn)確度高的位置對準(zhǔn)，所以，此處的微調(diào)整極小。

另外，作為另一變化例，在所述實施方式中，也可在虛擬組裝時僅利用一部分?jǐn)?shù)據(jù)。

例如，如圖10所示，產(chǎn)品整體由相同形狀的多個零件p(本例中為6個)構(gòu)成的情況下，如圖11所示，將零件p的測量數(shù)據(jù)復(fù)制所需個數(shù)(本例中為5個)。然后，可通過利用一部分測量數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬組裝而預(yù)測整體的外觀，從而確認(rèn)干涉等。

另外，在欲確認(rèn)的部位被限定的情況下，也可僅利用測量數(shù)據(jù)的一部分。在該情況下，考慮多余部分從測量數(shù)據(jù)中刪除或者一開始就不進(jìn)行測量的方法。

另外，作為另一變化例，作為為了獲取虛擬組裝時利用的測量數(shù)據(jù)而使用多個三維測量機(jī)構(gòu)的情況，考慮如下情況。

例如，金屬加工面由于光進(jìn)行漫反射，故難以利用非接觸式測量機(jī)進(jìn)行測量。通常，通過涂布探傷劑等防止光進(jìn)行漫反射便能夠進(jìn)行測量，但必須進(jìn)行掃除，因此，在該部位存在多個的情況下，作業(yè)較為困難。

在如上所述的情況下，考慮對金屬加工面使用接觸式測量機(jī)。此時，為了位置對準(zhǔn)，也利用接觸式測量機(jī)對利用非接觸式測量機(jī)測量的部位的一部分進(jìn)行測量。

[符號的說明]

1零件加工支援系統(tǒng)

2三維測量機(jī)構(gòu)

3固定式三維掃描儀

4手持式三維掃描儀

5計算機(jī)(pc)

6顯示機(jī)構(gòu)

7虛擬組裝機(jī)構(gòu)

8零件的支承物

9工廠的地板面

10圓柱狀輔具

11具有3個平面的位置對準(zhǔn)用輔具

p、p1、p2、p3零件

pa零件的螺栓孔

pb零件的接合面