專利名稱：修正模具模型數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將已經(jīng)在CAD系統(tǒng)上生成的模具模型數(shù)據(jù)有效地修 正成更加精確的模具模型數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，通過(guò)以下方式來(lái)制造沖壓模具已經(jīng)成為習(xí)慣，即，使用 CAD系統(tǒng)等并根據(jù)已成形物品的形狀數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)模具以產(chǎn)生模具數(shù) 據(jù)，然后根據(jù)模具數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建用于機(jī)加工沖壓模具的數(shù)控(NC)程 序，并且第一階段在通過(guò)運(yùn)行所述NC程序來(lái)操作的數(shù)控(NC)機(jī) 床上來(lái)機(jī)加工沖壓模具。由于在第一階段機(jī)加工的沖壓模具不一定 能夠制造出具有期望質(zhì)量的已成形物品，因此通常的實(shí)踐是在試驗(yàn) 的基礎(chǔ)上來(lái)根據(jù)已經(jīng)由沖壓模具實(shí)際制造的已成形物品檢查沖壓模 具，并且根據(jù)檢查結(jié)果來(lái)修正沖壓模具。例如，在本領(lǐng)域已經(jīng)提出了通過(guò)下面方式來(lái)自動(dòng)修正使用CAD 系統(tǒng)所產(chǎn)生的模具數(shù)據(jù)，即，相互比較模具數(shù)據(jù)和已成形物品的測(cè) 量尺寸；確定由反沖(springback)、收縮等所引起的尺寸偏差，以 及使用尺寸偏差來(lái)修正測(cè)量的模具尺寸(例如，請(qǐng)參看日本特開(kāi)專 利/〉開(kāi)No. 2005- 199567)。為了使得不必進(jìn)行隨后的模具修正，也已經(jīng)提出產(chǎn)生模具模型 數(shù)據(jù)，根據(jù)所述模具模型數(shù)據(jù)制造一個(gè)實(shí)際尺寸的合成樹(shù)脂模具模 型，以及然后修正該模具模型數(shù)據(jù)，此后基于已修正的模具模型數(shù) 據(jù)來(lái)制造實(shí)際模具(例如，請(qǐng)參見(jiàn)日本特開(kāi)專利公布No.04-213704 )。還進(jìn)一步提出了 一種通過(guò)以下方式識(shí)別已成形物品的已成形表 面與模具的成形表面的偏差以及偏差所出現(xiàn)的方向的方法，即，測(cè) 量放置在所述模具上的已成形物品的、和固定至所述已成形物品的物品目標(biāo)的已成形表面的坐標(biāo)位置和三維形狀，以及使用固定至所 述模具的模具目標(biāo)的坐標(biāo)位置和固定至所述已成形物品的物品目標(biāo) 的坐標(biāo)位置來(lái)相互比較所述模具的三維形狀和所述已成形物品的三維形狀(例如，請(qǐng)參見(jiàn)日本特開(kāi)專利公開(kāi)No.2006-234473 )。用于沖壓諸如汽車之類的復(fù)雜形狀物品的模具(諸如上模具和 下模具)意欲在其配合表面之間成形間隙，所述間隙不能根據(jù)原型 物品和沖壓模擬來(lái)預(yù)測(cè)，并且所述原型物品易于遭到折皺和破裂。 因此，再次需要重復(fù)修正模具和制造原型物品的過(guò)程。由于已經(jīng)對(duì) 一 組模具測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行了修正并且此后基于已修正的 該組模具測(cè)量點(diǎn)來(lái)重新產(chǎn)生已修正模具數(shù)據(jù)，因而要花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間周 期來(lái)產(chǎn)生模具數(shù)據(jù)。當(dāng)將要產(chǎn)生重復(fù)模具(第二模具)時(shí)，模具數(shù) 據(jù)用作反饋數(shù)據(jù)以生成該重復(fù)模具的模具模型數(shù)據(jù)。因此，可以在 較短的時(shí)間周期設(shè)計(jì)該重復(fù)模具。例如，在已經(jīng)制造了用于汽車一 側(cè)的門的模具之后制造重復(fù)模具來(lái)制造汽車另 一側(cè)的門，其中該汽 車 一側(cè)的門與汽車另 一側(cè)的門對(duì)稱，并且重復(fù)模具還用來(lái)在多個(gè)制 造現(xiàn)場(chǎng)處制造相同產(chǎn)品。為了進(jìn) 一 步縮短制造重復(fù)模具需要的時(shí)間，可以測(cè)量已修正模 具的三維形狀，并且產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)可以反映在該重復(fù)模具的模具 模型數(shù)據(jù)中。然而，使三維數(shù)據(jù)反映在該重復(fù)模具的模具模型數(shù)據(jù)中并不容 易。根據(jù)從一組模具測(cè)量點(diǎn)生成多邊形模型并基于所述多邊形模型 來(lái)生成表面的方法，將不可能得到保持表面彼此精確接合、忠實(shí)于 模具測(cè)量點(diǎn)并且表示平滑表面的CAD數(shù)據(jù)。具體而言，由于模具表 面包含因數(shù)控(NC)機(jī)加工過(guò)程而引起的小痕跡，所以如果所測(cè)量 的模具尺寸直接反映在模具模型數(shù)據(jù)中就不能產(chǎn)生表示平滑表面的 CAD數(shù)據(jù)。如果只是對(duì)表示平面的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互比較來(lái)修正位置偏差，那 么為了修正具有小曲率半徑的區(qū)域或者具有小形狀的區(qū)域而定義的 對(duì)應(yīng)點(diǎn)易于4皮此扭曲(twisted)關(guān)聯(lián)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明一個(gè)目的是提供一種用于基于表面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的差分 值來(lái)修正模具模型數(shù)據(jù)的方法，可以容易地確定該差分值而無(wú)需進(jìn) 行諸如模擬的復(fù)雜過(guò)程，從而在短時(shí)間周期內(nèi)精確地制造重復(fù)模具。根據(jù)本發(fā)明， 一種修正模具模型數(shù)據(jù)的方法，包括第一步驟, 利用計(jì)算機(jī)基于已成形物品模型來(lái)產(chǎn)生模具模型數(shù)據(jù)；第二步驟， 基于所述模具模型數(shù)據(jù)產(chǎn)生模具；第三步驟，修正所述模具；第四 步驟，利用測(cè)量工具來(lái)測(cè)量已修正的模具以產(chǎn)生測(cè)量的三維模具數(shù) 據(jù)；以及第五步驟，利用計(jì)算機(jī)比較所述測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)和所 述模具模型數(shù)據(jù)，使由所述測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)表示的第 一表面接近于由所述模具模型數(shù)據(jù)表示的第二表面，計(jì)算所述第 一表面上的 測(cè)量點(diǎn)和所述第二表面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的多對(duì)點(diǎn)之間距離的絕對(duì)值，以及 基于所述距離的絕對(duì)值來(lái)修正所述模具模型數(shù)據(jù)。如上所述，將所測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)和所述模具模型數(shù)據(jù)進(jìn)行 相互比較，計(jì)算所述第一表面上的測(cè)量點(diǎn)和所述第二表面上對(duì)應(yīng)點(diǎn) 的多對(duì)點(diǎn)之間距離的絕對(duì)值，第一和第二表面;f皮此接近地建立。其 后，基于所述距離的絕對(duì)值來(lái)修正所述模具模型數(shù)據(jù)。因此，可以 容易地確定所述第一表面上的測(cè)量點(diǎn)和所述第二表面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間 的差值。模具模型數(shù)據(jù)可以通過(guò)所述差值來(lái)修正，以在短時(shí)間周期 內(nèi)高度精確地制造重復(fù)模具?？梢院?jiǎn)單地修正模具模型數(shù)據(jù)，而無(wú)需進(jìn)行諸如復(fù)雜的模擬過(guò) 程，并且可以降低制造該重復(fù)模具所需的工時(shí)。所述第五步驟可以包括:第一輔助步驟，計(jì)算所述模具模型數(shù)據(jù) 和具有所測(cè)量三維模具數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)的多個(gè)表面的平均法向量之間 的交叉點(diǎn)；第二輔助步驟，以預(yù)定比值分割從所述測(cè)量點(diǎn)延伸至所 述交叉點(diǎn)的直線，從而建立分割點(diǎn)；以及第三輔助步驟，計(jì)算所述 模具模型數(shù)據(jù)與從所述分割點(diǎn)到所述模型數(shù)據(jù)的法向量之間的交叉 點(diǎn)，其中所述第二輔助步驟和第三輔助步驟可以執(zhí)行至少一次，從 而定義所測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)和所述模具模型數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。由于該原因，防止了在修正具有小曲率半徑的區(qū)域和包括小形 狀的區(qū)域時(shí)所述測(cè)量點(diǎn)和所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的關(guān)系#皮扭曲。
第二輔助步驟可以包括基于所述分割點(diǎn)建立多邊形，基于存 在于距所述分割點(diǎn)預(yù)定范圍內(nèi)的所述多邊形法向量來(lái)確定點(diǎn)表示向 量，以及基于所述點(diǎn)表示向量來(lái)移動(dòng)對(duì)應(yīng)的分割點(diǎn)。由于該原因， 所以可以在第二表面上建立對(duì)應(yīng)點(diǎn)，同時(shí)基本保持這些對(duì)應(yīng)點(diǎn)與第 一表面上的測(cè)量點(diǎn)的位置關(guān)系，使得所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)和所述測(cè)量點(diǎn)彼此 適當(dāng)?shù)仃P(guān)聯(lián)。
在這種情況下，所述點(diǎn)表示向量可以通過(guò)根據(jù)距離對(duì)存在于距 所述分割點(diǎn)預(yù)定范圍內(nèi)的多邊形法向量進(jìn)4亍加4又并對(duì)加4又的法向量
進(jìn)行平均來(lái)確定。
通過(guò)互相連接由所述測(cè)量點(diǎn)提供的多邊形的表面的中心點(diǎn)，可
以將第一表面修正成光滑表面。
通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行的下列詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述以及其他目 標(biāo)、特征和優(yōu)勢(shì)將更加明顯，其中以說(shuō)明性實(shí)例的方式示出了本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的修正模具模型數(shù)據(jù)的方法的流 程圖2示出了網(wǎng)格頂點(diǎn)和中心點(diǎn)之間的位置關(guān)系圖； 圖3示出了網(wǎng)格平滑過(guò)程的示意圖4示出了堆疊和變形(stacking and deforming)過(guò)程的處理順 序的流程圖5示出了建立從多邊形表面至模型表面的線的方式的示意圖； 圖6示出了建立從第一層表面至模型表面的線的方式的示意圖7示出了模具表面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)與多邊形表面上的測(cè)量點(diǎn)如何 彼此關(guān)聯(lián)的示意圖8示出了其中對(duì)應(yīng)點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)彼此扭曲關(guān)聯(lián)的實(shí)例的示意圖；圖9示出了松弛平滑(relaxation smoothing )過(guò)程的處理順序的 流程圖10示出了確定被分割表面上的表面表示向量的過(guò)程的示意
圖11示出了提取來(lái)自給定分割點(diǎn)中兩個(gè)或更少節(jié)點(diǎn)內(nèi)的點(diǎn)的方 式的示意圖12示出了加權(quán)函數(shù)的示意圖13示出了所建立的點(diǎn)表示向量和法向量的示意圖14示出了在多邊形表面上建立的多邊形以及在模型表面上建 立的多邊形的示意圖；以及
圖15示出了精確度管理過(guò)程的處理順序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考圖1至15來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的修正模具模 型數(shù)據(jù)的方法。
在圖1中示出的步驟S1，對(duì)需得到的已成形物品進(jìn)行設(shè)計(jì)，并 且產(chǎn)生已成形物品模型的數(shù)據(jù)。
在步驟S2,基于已成形物品模型的數(shù)據(jù)在CAD系統(tǒng)上生成模具 模型的數(shù)據(jù)。
在步驟S3，基于所述模具模型數(shù)據(jù)生成用于控制NC機(jī)床的NC 數(shù)據(jù)。
在步驟S4,基于所述NC數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)控機(jī)床來(lái)制造模具。 在步驟S5，使用所制造的模具來(lái)沖壓作為原型物品的已成形物
口cr o
在步驟S6,觀察和分析原型物品和所述模具的成形表面，并且 對(duì)所述模具進(jìn)行人工修正。具體地，觀察和分析原型物品的褶皺、 裂縫和尺寸誤差等，以及觀察和分析模具以得到?jīng)_壓表面情況等。 基于對(duì)原型物品和模具的綜合評(píng)估來(lái)人工修正所述模具。
在步驟S7,通過(guò)三維數(shù)字轉(zhuǎn)換器等對(duì)修正的模具的形狀進(jìn)行三維測(cè)量，從而產(chǎn)生由 一 組點(diǎn)構(gòu)成的三維測(cè)量數(shù)據(jù)。
在步驟S8,使用計(jì)算機(jī)通過(guò)預(yù)定的方式將該組三維測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)
設(shè)置為多個(gè)多邊形。這些多邊形表示已經(jīng)被測(cè)量的模具的表面形狀。 每個(gè)多邊形主要通過(guò)三角平面來(lái)表示。
在步驟S9，計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)換成多邊形的三維測(cè)量數(shù)據(jù)和模具模型 數(shù)據(jù)進(jìn)行相互比較，并且基于三維測(cè)量數(shù)據(jù)使得由所述多邊形表示 的多邊形表面(第一表面)緊密接近于由所述模具模型數(shù)據(jù)表示的 模型表面(第二表面)。例如，可以充分地使得多邊形表面在整體 上緊密接近所述模型表面，使得多邊形表面和模型表面之間的平均 距離基本上變?yōu)樽钚≈?。多邊形表面和模型表面可以部分上相互?叉。
在步驟S10,在多個(gè)修正點(diǎn)處判斷多邊形表面和模型表面之間的 距離。具體地，可以在參考點(diǎn)，即僅僅那些修正點(diǎn)處，而不是在所 有構(gòu)成多邊形表面的所有數(shù)目的點(diǎn)處，大致判斷多邊形表面和模型 表面之間的距離。
在步驟Sll，對(duì)參考點(diǎn)處多邊形表面和模型表面之間的誤差進(jìn)行 近似判斷，并且切掉需修正的范圍。可以根據(jù)給定判斷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自動(dòng) 確定將需修正的范圍，或者可以由操作人員來(lái)確定。需修正的范圍 可以是多邊形表面和模型表面的 一部分，可以是由多邊形表面和模 型表面的多個(gè)區(qū)域構(gòu)成的表面，或者可以整個(gè)多邊形表面和模型表 面。
在步驟S12,對(duì)由多邊形表示的基本多邊形表面100上執(zhí)行網(wǎng)格 平滑過(guò)程。
根據(jù)如圖2和圖3示出的網(wǎng)格平滑過(guò)程，確定三角多邊形103 內(nèi)的中心點(diǎn)(例如，重心)105，所述三角多邊形由多邊形表面101 的測(cè)量點(diǎn)102來(lái)定義，并且將已》務(wù)正的多邊形表面101生成為互連 中心點(diǎn)105的平滑表面。這樣執(zhí)行的網(wǎng)格平滑過(guò)程允許隨后的松弛 過(guò)程穩(wěn)定地執(zhí)行。
在步驟S13,執(zhí)行堆疊和變形過(guò)程。該堆疊和變形過(guò)程將在隨后描述。
在步驟S14，基于堆疊和變形過(guò)程的結(jié)果，對(duì)多邊形表面101上 的點(diǎn)進(jìn)行分樣(decimate)(為了精確度管理)并使其平滑，以使得 多邊形表面101的形狀變形。根據(jù)步驟S14的過(guò)程，定義模具模型 數(shù)據(jù)和模具的三維測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且在模具模 型的表面上構(gòu)造 一 組實(shí)際測(cè)量點(diǎn)的多邊形數(shù)據(jù)，所述模具模型的表 面與模具的三維測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)配對(duì)。
在步驟S15，使模具模型變形，以基于在步驟S14中確定的該模 具的三維測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)到模具模型的距離的絕對(duì)值，即誤差數(shù) 據(jù)，來(lái)產(chǎn)生修正的模具模型。由于根據(jù)步驟S15中的過(guò)程基于所述 誤差的數(shù)據(jù)來(lái)修改模具模型數(shù)據(jù)，所以產(chǎn)生了取代原始數(shù)據(jù)的鄰接 信息和曲線的模具模型數(shù)據(jù)。因此，即使存在一些遺漏的測(cè)量點(diǎn)， 仍基于遺漏測(cè)量點(diǎn)周圍的形狀生成模具模型數(shù)據(jù)。
這樣制造的修改模具模型反映了關(guān)于模具形狀的相當(dāng)數(shù)量的信 息，在步驟S6基于至少真實(shí)地制造了至少一次的原型物品修正模具 形狀。因此，顯著地降低了用于制造重復(fù)模具而修正模具模型所需 要的工時(shí)。換句話講，基于已修改模具模型來(lái)生成NC數(shù)據(jù)，并且 基于NC數(shù)據(jù)通過(guò)NC機(jī)床來(lái)制造的重復(fù)模具反映了在步驟S6修正 的模具形狀。因此，這樣制造的重復(fù)模具基本不需要修正，并因此 可以通過(guò)該重復(fù)模具制造高度精確的物品。
下面將描述步驟S13中的堆疊和變形過(guò)程。之所以稱為堆疊和 變形過(guò)程是由于三個(gè)層中的中間表面相對(duì)于原始多邊形表面101進(jìn) 行了堆疊和修改。
在圖4示出的步驟S101中，自多邊形表面101上的各個(gè)測(cè)量點(diǎn) 建立作為多邊形表面101的法向量的線104，如圖5所示。具體地， 建立作為法向量的線104，使得線104和多邊形表面101的相鄰段之 間的角度a彼此相等。
在步驟S102,確定線104和模型表面106之間的第一交叉點(diǎn)108, 并確定乂人測(cè)量點(diǎn)102至第一交叉點(diǎn)108的距離。在步驟S103，例如，測(cè)量點(diǎn)102和第一交叉點(diǎn)108之間的每條 線104被分成例如四個(gè)相等段，并且在每條線104上確定最接近測(cè) 量點(diǎn)102的第一分割點(diǎn)。換句話講，第一分割點(diǎn)IIO是在測(cè)量點(diǎn)102 和第一交叉點(diǎn)108之間以l:3的比值來(lái)分割線104而產(chǎn)生的點(diǎn)J人測(cè) 量點(diǎn)102到第一交叉點(diǎn)108的每條線104都可以至少分割成兩個(gè)相 等段。
在步驟S104,在保留基于原始測(cè)量點(diǎn)102連接的多邊形的同時(shí)， 在各條線104上的對(duì)應(yīng)第一分割點(diǎn)110上建立另外的多邊形，提供 由那些多邊形表示的第一層112，如圖6所示。
在步驟S105，對(duì)于第一層112上的多邊形執(zhí)行松弛平滑過(guò)程。 松弛平滑過(guò)程是這樣一個(gè)過(guò)程在預(yù)定范圍內(nèi)移動(dòng)第一分割點(diǎn)110， 使得多邊形表面101的多邊形的三角形狀和第一層112的對(duì)應(yīng)多邊
似。松弛平滑過(guò)程的細(xì)節(jié)將在隨后進(jìn)行描述。
在步驟S106,建立從各個(gè)第一分割點(diǎn)IIO到模型表面106的線 114,如同步驟S101情況。
在步驟S107，確定線114和模型表面106之間的第二交叉點(diǎn)116， 并確定從第一分割點(diǎn)IIO至第二交叉點(diǎn)116的距離，如同步驟S102 情況。
在步驟S108,將第一分割點(diǎn)IIO和第二交叉點(diǎn)116之間的線114 分割成三個(gè)相等段，并且在每條線114上確定與第一分割點(diǎn)110最 接近的第二分割點(diǎn)118。換句話講，第二分割點(diǎn)118是當(dāng)在第一分割 點(diǎn)IIO和第二交叉點(diǎn)116之間以l:2的比值來(lái)分割線114時(shí)產(chǎn)生的點(diǎn)。
在步驟S109,在保持基于原始測(cè)量點(diǎn)102連接的多邊形同時(shí)， 在各條線114上的第二分割點(diǎn)118上建立另外的多邊形，提供由那 些多邊形表示的第二層(未示出)。
在步驟SllO，對(duì)于第二層的多邊形執(zhí)行松弛平滑過(guò)程，使得第 一層112和第二層的多邊形的三角形狀在相當(dāng)合適的程度上保持彼 此相似或者保持彼此近似。此后，盡管未示出，在步驟Slll，建立從各個(gè)第二分割點(diǎn)118 至模型表面106的線。在步驟S112,確定這些線與模型表面106之 間的第三交叉點(diǎn)，并確定從第二分割點(diǎn)118至第三交叉點(diǎn)的距離。 在步驟S113,將第二分割點(diǎn)118和第三交叉點(diǎn)之間的每條線分割成 兩個(gè)相等段，并且在每條線上確定第三分割點(diǎn)。在步驟S114，在各 條線上的第三分割點(diǎn)上建立多邊形，提供由這些多邊形表示的第三 層(未示出)，并且對(duì)第三層的多邊形執(zhí)行松弛平滑過(guò)程。在步驟 S115,建立從第三分割點(diǎn)至模型表面106的線，并且確定作為這些 線與模型表面106之間的交叉點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)120 (參見(jiàn)圖7)。
在步驟S116,確定對(duì)應(yīng)點(diǎn)120與各個(gè)測(cè)量點(diǎn)102之間的距離的 絕對(duì)值L。對(duì)應(yīng)點(diǎn)120與各個(gè)測(cè)量點(diǎn)102之間的位置關(guān)系被存儲(chǔ)在給 定的存儲(chǔ)器中，作為模型表面上的表示多邊形。
根據(jù)堆疊和變形過(guò)程，在模型表面106上與多邊形表面101的 各個(gè)測(cè)量點(diǎn)102關(guān)聯(lián)地并且合適地提供對(duì)應(yīng)點(diǎn)120。多邊形表面101 的測(cè)量點(diǎn)102根據(jù)位置關(guān)系信息來(lái)定義，該位置關(guān)系表示距對(duì)應(yīng)點(diǎn) 120的距離(誤差)的絕對(duì)值L。在測(cè)量點(diǎn)102和對(duì)應(yīng)點(diǎn)120處構(gòu)造 相同數(shù)量的多邊形。通過(guò)使多邊形表面101緊密地接近模型表面106, 可以適當(dāng)?shù)厍胰菀椎豝修正多邊形表面101。在步驟S15,產(chǎn)生小務(wù)正的 模具模型。
如果沒(méi)有執(zhí)行堆疊和變形過(guò)程，那么如圖8所示，在小曲率半 徑的多邊形表面101或者模型表面106的區(qū)域中，測(cè)量點(diǎn)102和對(duì) 應(yīng)點(diǎn)136之間的關(guān)系可能扭曲，所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)136通過(guò)從測(cè)量點(diǎn)102 至模型表面106建立的直線132而提供在模型表面106上，進(jìn)而不 能建立精確的修正模具模型。根據(jù)本實(shí)施例，堆疊和變形過(guò)程就沒(méi) 有這樣的缺陷，并且所述堆疊和變形過(guò)程在^^型表面106上建立對(duì) 應(yīng)點(diǎn)120,同時(shí)基本保持了它們與多邊形表面101上的測(cè)量點(diǎn)102 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。使得所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)120和所述測(cè)量點(diǎn)102適當(dāng)?shù)?波此關(guān) 聯(lián)。
在圖5至7中，僅在模型表面106的一側(cè)上提供了多邊形表面101。然而，多邊形表面101可以提供在才莫型表面106的另一側(cè)，或 者可以部分與模型表面106交叉。在上述堆疊和變形過(guò)程中，提供 了三層形式的中間表面。然而，可以提供兩個(gè)或四個(gè)或者更多中間 表面。在堆疊和變形過(guò)程期間用作確定分割點(diǎn)的基礎(chǔ)的分割比值可 以設(shè)置為任何期望的值。例如，可以在所有時(shí)刻將中點(diǎn)(1: l)設(shè) 置為分割點(diǎn)。
下面將詳細(xì)描述*》弛平滑過(guò)程。
在圖9示出的步驟S201中，三維向量204被確定為在測(cè)量點(diǎn)200 處的給定層200的法向量。
在步驟S202，把待處理的層分割成特定數(shù)量的表面208，例如 IO個(gè)(參見(jiàn)圖10)。
在步驟S203,如圖11所示，針對(duì)參考分割點(diǎn)200a，提取單球 節(jié)點(diǎn)(one-ball node)的點(diǎn)200b和雙球節(jié)點(diǎn)(two-ball-node)的點(diǎn) 200b。單球節(jié)點(diǎn)是通過(guò)單條線連接至分割點(diǎn)200a的點(diǎn)，在圖11中 被指示為黑色點(diǎn)。雙球節(jié)點(diǎn)是通過(guò)兩條線或更少的線連接至分割點(diǎn) 200a的點(diǎn)，在圖11中被指示為白色點(diǎn)。在圖11中，存在有八個(gè)單 球節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)200b和十一個(gè)雙球節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)200c。因此，存在有19個(gè) 單^求節(jié)點(diǎn)和雙5求節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)。
在步驟S204，為單球節(jié)點(diǎn)和雙球節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)指定了標(biāo)號(hào)j (j^l至 19)，從而^吏得對(duì)應(yīng)點(diǎn)向量204可標(biāo)識(shí)為點(diǎn)nj,并確定乂人分割點(diǎn)200a 至各個(gè)點(diǎn)nj的直線距離dj。
在步驟S205，根據(jù)距離dj對(duì)單球節(jié)點(diǎn)和雙球節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)的向量nj 進(jìn)行加權(quán)，以根據(jù)下列等式(1 )將點(diǎn)表示向量n'j確定為加權(quán)平均值<formula>formula see original document page 13</formula>
其中m是表示單球節(jié)點(diǎn)和雙球節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)的總數(shù)的參數(shù)，即在圖11 中，m=19,以及f是距離dj作為自變量的加權(quán)函數(shù)，如圖12所示。 如果距離dj的絕對(duì)值等于或者小于閾值dMax,那么由函數(shù)g來(lái)定義 函數(shù)f。如果距離dj的絕對(duì)值超過(guò)了閾值dMax,則函數(shù)f為零。函數(shù)g是表示在O^l^g范圍內(nèi)基本正態(tài)分布的函數(shù)。當(dāng)ldj卜dMax， g=0,并 且當(dāng)dj=0時(shí)，g= 1。在圖12中，距離dj的正和負(fù)范圍分別表示正 #皮處理表面的正面和背面?zhèn)取Ｔ诟鶕?jù)等式(1)確定的點(diǎn)表示向量n，中，排除了等于或者大于三球節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)的那些點(diǎn)的向量以及與其距離dj太大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的那些 向量，并且根據(jù)距離dj對(duì)于單球節(jié)點(diǎn)和雙球節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)的那些向量進(jìn) 行加權(quán)和平均。因此，跨越較小距離的向量具有較大影響，從而提供表示適當(dāng)外圍形狀的點(diǎn)表示向量n，。點(diǎn)表示向量n，j在下文中將通 過(guò)附圖標(biāo)記206來(lái)表示。如圖10所示，可以根據(jù)dMax — E/10通過(guò)利用一分割因子10 來(lái)分割對(duì)角線E來(lái)確定閾值dMax,該對(duì)角線E互連了邊界框B的對(duì) 角線相對(duì)隅角P1、 P2。特別地，邊界框B被定義為包括測(cè)量對(duì)象的 矩形平行六面體，并且將互連了邊界框B的對(duì)角線相對(duì)隅角Pl、 P2 的對(duì)角線E分割成10等份。邊界框B定義為沿著三個(gè)正交軸與表面 208的最大和最小點(diǎn)接觸。在圖10中，點(diǎn)P2用作沿著三個(gè)正交軸的 最小點(diǎn)，而P3， P4和P5用作最大點(diǎn)。在步驟S206,確認(rèn)是否已經(jīng)針對(duì)正被處理的層上的所有分割點(diǎn) 200建立了點(diǎn)表示向量206。如果尚須建立點(diǎn)表示向量，則控制回到 步驟S203,處理對(duì)需要建立點(diǎn)表示向量的分割點(diǎn)200。如果已經(jīng)針 對(duì)所有的分割點(diǎn)200建立了點(diǎn)表示向量，則控制進(jìn)行至步驟S207。在步驟S207,再次基于點(diǎn)表示向量206來(lái)計(jì)算用于下一循環(huán)的 堆疊和變形過(guò)程的分割點(diǎn)200所移動(dòng)到的位置。如果向量204 (例如，在圖13中的右端上的向量204)和從向 量204得到的點(diǎn)表示向量206之間角度0大于閾值9t,則在隨后的過(guò) 程中，可以確定和使用向量204與點(diǎn)表示向量206之間的平均向量 205。在步驟S208,確認(rèn)是否已經(jīng)在所有分割的表面208上移動(dòng)、修 正并確認(rèn)了分割點(diǎn)200。如果在分割的表面208上尚須移動(dòng)、修正和 確認(rèn)分割點(diǎn)200,則控制回到步驟S203。如果在所有分割的表面208上已經(jīng)移動(dòng)、修正并確認(rèn)了分割點(diǎn)200,則使圖9示出的松弛平滑過(guò) 程結(jié)束。根據(jù)上述松弛平滑過(guò)程，如圖14中細(xì)線所表示的原始多邊形表 面101的多邊形的形狀被轉(zhuǎn)換成如圖14中粗線所表示的模型表面 10 6的多邊形的形狀，同時(shí)在堆疊和變形過(guò)程期間基本上保持它們的 形狀。因此，堆疊和變形過(guò)程在模型表面106上建立了對(duì)應(yīng)點(diǎn)120， 同時(shí)基本上保持對(duì)應(yīng)點(diǎn)與多邊形表面101上的測(cè)量點(diǎn)102的位置關(guān) 系，使得對(duì)應(yīng)點(diǎn)120和測(cè)量點(diǎn)102更加適當(dāng)?shù)乇舜讼嚓P(guān)聯(lián)。在圖14 中，為了更加易于理解多邊形表面101和^^型表面106的關(guān)系，將 它們示出為可以相互清楚地區(qū)分。然而事實(shí)上，多邊形表面101與 模型表面106之間的差值可能很小。測(cè)量點(diǎn)102的數(shù)量和對(duì)應(yīng)點(diǎn)120 的數(shù)量彼此相等。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的修正模型數(shù)據(jù)的方法中，將 測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)與模具模型數(shù)據(jù)進(jìn)行相互比較，并確定在多邊 形表面101上的測(cè)量點(diǎn)101和模型表面106上對(duì)應(yīng)點(diǎn)120的多對(duì)點(diǎn) 之間的距離的絕對(duì)值，多邊形表面101和模型表面106彼此接近地 建立。此后，基于距離的絕對(duì)值L來(lái)修正模具模型數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生 修正的模具才莫型。因此，可以容易地確定多邊形表面101上的測(cè)量 點(diǎn)和所述模具表面106上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的差值。模具模型數(shù)據(jù)可以 通過(guò)所述差值來(lái)修正，以在短時(shí)間周期內(nèi)高度精確地產(chǎn)生修正的模 具模型作為重復(fù)模具?？梢院?jiǎn)單地修正模具模型數(shù)據(jù)，而無(wú)需諸如模擬的復(fù)雜過(guò)程， 并且制造該重復(fù)模具所需的工時(shí)得以降低。為了相互比較多邊形表面101和模型表面106，如圖15所示， 讀取多邊形表面101和模型表面106的數(shù)據(jù)，并確定對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的 距離的絕對(duì)值L、最大值、平均距離以及均方距離(步驟S301)。然后，基于絕對(duì)值L,確定是否已經(jīng)達(dá)到了目標(biāo)精確度(步驟 S302 )。如果已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)精確度，則使如圖15所示的過(guò)程結(jié)束。 如果尚未達(dá)到目標(biāo)精確度，則繼續(xù)從對(duì)應(yīng)于最大值的位置添加點(diǎn)，以便在參考給定計(jì)數(shù)器的同時(shí)使表面變形(步驟S303 )。然后，控 制返回至步驟S301。在每次表面變形時(shí)，都測(cè)量剩余點(diǎn)與模型數(shù)據(jù)之間的距離L。當(dāng) 達(dá)到目標(biāo)精確度時(shí)，可以結(jié)束該過(guò)程。上面參考的日本特開(kāi)專利公開(kāi)No.2006-234473中公開(kāi)的方法可 以用于掌握4莫型表面106和多邊形表面101相對(duì)于4皮此位移的程度 以及相對(duì)于;f皮此位移的方向。特別地，測(cè)量模具的成形表面以及固定至該模具的模具目標(biāo)的 的三維形狀以及該模具目標(biāo)在測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)位置，并且測(cè) 量放置在該模具上的已成形物品的已成形表面和固定至該已成形物 品的物品目標(biāo)的三維形狀以及該物品目標(biāo)在測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo) 位置。使用模具目標(biāo)的測(cè)量坐標(biāo)位置以及物品目標(biāo)的測(cè)量坐標(biāo)位置， 可以使模具的成形表面的測(cè)量三維形狀和已成形物品的已成形表面 的測(cè)量三維形狀在相同的坐標(biāo)系中位置對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)該方法，可以檢 測(cè)才莫型表面106和多邊形表面101之間的差值，并且可以通過(guò)該差 值來(lái)修正模具模型數(shù)據(jù)，以在短時(shí)間周期內(nèi)高度精確地產(chǎn)生修正的 模具模型作為重復(fù)模具。盡管已經(jīng)示出并詳細(xì)描述了本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng) 當(dāng)理解，在并不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，還可以進(jìn)行各 種改變和il"改。
權(quán)利要求
1.一種修正模具模型數(shù)據(jù)的方法，包括第一步驟，利用計(jì)算機(jī)基于已成形物品模型產(chǎn)生模具模型數(shù)據(jù)；第二步驟，基于所述模具模型數(shù)據(jù)制造模具；第三步驟，修正所述模具；第四步驟，利用測(cè)量工具來(lái)測(cè)量已修正的模具，以產(chǎn)生測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)；以及第五步驟，利用計(jì)算機(jī)比較所述測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)和所述模具模型數(shù)據(jù)，使有所述測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)表示的第一表面(101)接近于由所述模具模型數(shù)據(jù)表示的第二表面(106)，計(jì)算所述第一表面(101)上的測(cè)量點(diǎn)(102)和所述第二表面(106)上對(duì)應(yīng)點(diǎn)(120)的多對(duì)點(diǎn)之間距離的絕對(duì)值(L)，以及基于所述距離的絕對(duì)值(L)來(lái)修正所述模具模型數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第五步驟包括第 一輔助步驟，計(jì)算所述模具模型數(shù)據(jù)與具有所述測(cè)量三維模具 數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)(102)的多個(gè)表面的平均法向量之間的交叉點(diǎn)；第二輔助步驟，以預(yù)定比值分割從所述測(cè)量點(diǎn)(102)延伸至所 述交叉點(diǎn)的直線，乂人而建立分割點(diǎn)；以及第三輔助步驟，計(jì)算所述模具模型數(shù)據(jù)與從所述分割點(diǎn)到所述模 型數(shù)據(jù)的法向量之間的交叉點(diǎn)；其中所述第二輔助步驟和所述第三輔助步驟執(zhí)行至少一次，由此 定義所述測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)(102)和所述模具模型數(shù)據(jù) 的對(duì)應(yīng)點(diǎn)(120)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二輔助步驟包括 基于所述分割點(diǎn)建立多邊形，基于存在于距所述分割點(diǎn)預(yù)定范圍內(nèi) 的多邊形的法向量來(lái)確定點(diǎn)表示向量(206)，以及基于所述點(diǎn)表示 向量(206)來(lái)移動(dòng)對(duì)應(yīng)的分割點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中通過(guò)根據(jù)距離對(duì)存在于距所述分割點(diǎn)預(yù)定范圍內(nèi)的多邊形的法向量進(jìn)行加權(quán)并對(duì)加權(quán)的法向量進(jìn)行平均來(lái)確定所述點(diǎn)表示向量(206)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過(guò)互連由所述測(cè)量點(diǎn) (102)提供的多邊形表面的中間點(diǎn)(105),將所述第一表面(100, 101 )修正成平滑表面。
全文摘要
公開(kāi)了一種修正模具模型數(shù)據(jù)的方法。基于模具模型數(shù)據(jù)來(lái)制造模具。對(duì)制造的模具進(jìn)行修正。通過(guò)測(cè)量工具對(duì)修正的模具進(jìn)行三維測(cè)量，以產(chǎn)生測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)。將測(cè)量的三維模具數(shù)據(jù)所表示的多邊形表面(101)以及模具模型數(shù)據(jù)所表示的模型表面(106)進(jìn)行相互比較。使多邊形表面(101)接近模型表面(106)，并計(jì)算多邊形表面(101)上的測(cè)量點(diǎn)(102)和模型表面(106)上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)(120)的多對(duì)點(diǎn)之間的距離絕對(duì)值(L)?；诰嚯x的絕對(duì)值(L)來(lái)修正模具模型數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)B29C33/38GK101226562SQ20081000138
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月17日
發(fā)明者原浩二, 金井義男 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社