線位移評價方法、線位移評價裝置、程序以及記錄介質與流程

2023-10-04 07:35:44 2

本發明涉及線位移評價方法、線位移評價裝置、程序以及記錄介質。更詳細地，涉及對成型出特徵線的衝壓成型中在衝壓成型品所產生的線位移進行評價的線位移評價方法、線位移評價裝置、程序以及記錄介質。

本申請基於2014年8月8日在日本申請的特願2014－163022號主張優先權，並在此援引其內容。

背景技術：

近年，對於汽車等的外面板要求較高的外觀性，為了滿足該要求，可以對外面板成型出鮮明的特徵線。為了實現設計時的外觀，需要如實地重現衝壓成型時與特徵線的曲線停止點(對應日語：R止まり)(曲線半徑末端(radius curve end)或曲線與直線的邊界)鄰接的面。但是，由於衝壓成型時鋼板或者鋁合金板等原料板從防皺壓板部各處流入的量，成型特徵線的原料板與衝頭模具凸部的初始抵接部會向最終產品中的特徵線的曲線停止點之外移動(位置偏移)。其結果是，原料板中的初始抵接部附近作為彎曲傾向殘留在外面板的外觀上，在衝壓成型後在特徵線的曲線停止點之外殘留有凹凸而使外面板的外觀品質劣化。這是線位移(skid lines)現象(參照非專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國專利第5387491號公報

專利文獻2：日本國專利第5387491號公報

非專利文獻

非專利文獻1：中野伸哉，酒井明，山田泰生：馬自達技報，No.31(2013)，38-43.

技術實現要素：

發明所要解決的問題

在當前，線位移的程度通過現場的操作者的感官評價來判別。在線位移的程度小的情況下，即使產生線位移，也會進行產品出廠。線位移的基準沒有被明確化，可能在產品中產生偏差。

作為對衝壓成型後的外面板等金屬板評價的技術，例如在專利文獻1、2中公開了，定量評價面畸變的技術。但是，專利文獻1、2公開的技術並不是評價線位移的技術。

在專利文獻1中，公開了如下方法：對金屬板的表面形狀進行測量，使用正交格子點上的值計算高斯曲率，並在進行濾波後評價面畸變。然而，區別是在沿特徵線的方向上存在的面板形狀的曲率，還是由線位移造成的截面的變化的曲率是困難的，因此，金屬板的表面形狀的高斯曲率並不適合掌握線位移現象。

在專利文獻2中公開了如下方法：對移動到測量對象面上的多個明暗圖案進行攝影並運算面畸變分布，對被運算的面的傾斜進行曲線近似，計算傾斜的變化量(二階微分係數)。然而，例如在曲面上形成特徵線的截面形狀(曲面+特徵線+曲面的截面形狀)的情況下，僅以曲率分布來定量地評價線位移是困難的。

本發明鑑於上述那樣的點而做出，其目的在於，能夠對在成型出特徵線的衝壓成型中衝壓成型品所產生的線位移進行定量評價。

用於解決問題的手段

根據本發明的第1方式，對成型出特徵線的衝壓成型中衝壓成型品所產生的線位移進行評價的線位移評價方法具有如下步驟：截面輪廓取得步驟，取得以橫割上述衝壓成型品所成型出的上述特徵線的方式測量出的上述衝壓成型品的截面輪廓；四階微分係數計算步驟，對取得的上述截面輪廓的四階微分係數進行計算；以及線位移評價步驟，基於計算出的上述截面輪廓的四階微分係數，對上述線位移進行評價。

根據本發明的第2方式，還可以是在第1方式的線位移評價方法中，在上述線位移評價步驟中，求出夾著上述特徵線且產生上述線位移一側的上述截面輪廓的四階微分係數的峰值H、以及上述峰值H出現的位置與產生上述線位移一側的設計特徵線的曲線停止點的位置之間的位移寬度L，使用上述峰值H和上述位移寬度L，對上述線位移進行評價。

根據本發明的第3方式，還可以是在第2方式的線位移評價方法中，在上述線位移評價步驟中，利用下式(1)，計算出第一線位移評價參數S，使用計算的上述第一線位移評價參數S，對上述線位移進行評價。

S＝L×│H│n···(1)

其中，n是預先決定的加權指數。

根據本發明的第4方式，還可以是在第2方式的線位移評價方法中，在上述線位移評價步驟中，進一步求出上述特徵線的曲線半徑R，使用上述峰值H、上述位移寬度L、上述曲線半徑R，對上述線位移進行評價。

根據本發明的第5方式，還可以是在第4方式的線位移評價方法中，在上述線位移評價步驟中，利用下面式子(2)，計算出第二線位移評價參數SII，使用計算出的上述第二線位移評價參數SII對上述線位移進行評價，

SII＝L×(│H│/R)m···(2)

其中，m是預先決定的加權係數。

根據本發明的第6方式，對成型出特徵線的衝壓成型中衝壓成型品所產生的線位移進行評價的線位移評價裝置具備：截面輪廓取得部，取得以橫割上述衝壓成型品所成型出的上述特徵線的方式測量出的上述衝壓成型品的截面輪廓；四階微分係數計算部，計算出由上述截面輪廓取得部取得的上述截面輪廓的四階微分係數；以及線位移評價參數計算部，基於由上述四階微分係數計算部計算出的上述截面輪廓的四階微分係數，計算出用於對上述線位移進行評價的線位移評價參數。

根據本發明的第7方式，還可以是在第6方式的線位移評價裝置中，還具備線位移評價部，基於由上述線位移評價參數計算部計算出的線位移評價參數，對上述線位移進行評價。

根據本發明的第8方式，還可以是在第6方式或者第7方式的線位移評價裝置中，上述評價參數計算部求出夾著上述特徵線且產生上述線位移一側的上述截面輪廓的四階微分係數的峰值H、以及上述峰值H出現的位置與產生上述線位移一側的設計特徵線的曲線停止點的位置之間的位移寬度L，使用上述峰值H和上述位移寬度L，計算出上述線位移評價參數。

根據本發明的第9方式，還可以是在第8方式的線位移評價裝置中，上述評價參數計算部利用下面式子(1)，計算出線位移評價參數S，

S＝L×│H│n···(1)

其中，n是預先決定的加權指數。

根據本發明的第10方式，還可以是在第8方式的線位移評價裝置中，上述評價參數計算部進一步求出上述特徵線的曲線半徑R，使用上述峰值H、上述位移寬度L、以及上述曲線半徑R，計算出上述線位移評價參數。

根據本發明的第11方式，還可以是在第10方式的線位移評價裝置中，上述評價參數計算部利用下面式子(2)，計算出線位移評價參數SII，

SII＝L×(│H│/R)m···(2)

其中，m是預先決定的加權係數。

根據本發明的第12方式，用於對成型出特徵線的衝壓成型中衝壓成型品所產生的線位移進行評價的程序具有如下處理：取得以橫割上述衝壓成型品所成型出的上述特徵線的方式測量出的上述衝壓成型品的截面輪廓的處理；對取得的上述截面輪廓的四階微分係數進行計算的處理；以及基於計算出的上述截面輪廓的四階微分係數，計算出用於對上述線位移進行評價的線位移評價參數的處理。

根據本發明的第13方式，還可以是在第12方式的程序中，還使計算機執行基於計算出的上述線位移評價參數，對上述線位移進行評價的處理。

根據本發明的第14方式，還可以是在第12方式或者第13方式的程序中，在對上述線位移評價參數進行計算的處理中，求出夾著上述特徵線且產生上述線位移一側的上述截面輪廓的四階微分係數的峰值H、以及上述峰值H出現的位置與產生上述線位移一側的設計特徵線的曲線停止點的位置之間的位移寬度L，使用上述峰值H和上述位移寬度L，計算出上述線位移評價參數。

根據本發明的第15方式，還可以是在第14方式的程序中，在對上述線位移評價參數進行計算的處理中，利用下面式子(1)，計算出線位移評價參數S

S＝L×│H│n···(1)

其中，n是預先決定的加權指數。

根據本發明的第16方式，還可以是在第14方式的程序中，在對上述線位移評價參數進行計算的處理中，進一步求出上述特徵線的曲線半徑R，使用上述峰值H、上述位移寬度L、以及上述曲線半徑R，計算出上述線位移評價參數。

根據本發明的第17方式，還可以是在第16方式的程序中，在對上述線位移評價參數進行計算的處理中，利用下面式子(2)，計算出線位移評價參數SII，

SII＝L×(│H│/R)m···(2)

其中，m是預先決定的加權係數。

根據本發明的第18方式，計算機可讀取記錄有第12方式～第17方式中任一項的程序。

發明效果

根據本發明，通過使用以構成特徵線的截面輪廓的曲率的二階微分係數即截面輪廓的四階微分係數為基礎的線位移評價參數，由此，能夠對衝壓成型品所產生的線位移進行定量評價。由此，能夠確保穩定的產品品質。

附圖說明

圖1是表示本發明的一實施方式涉及的線位移評價裝置的功能構成的圖。

圖2A是用於說明線位移現象的概要的圖。

圖2B是用於說明線位移現象的概要的圖。

圖3A是用於說明使用輪廓測量器的衝壓成型品的輪廓測量的圖。

圖3B是用於說明進行輪廓測量後的面板形狀的截面與曲率的關係的圖。

圖4是表示曲率(截面輪廓的二階微分係數)、曲率的一階微分係數(截面輪廓的三階微分係數)、以及曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分係數)的一個例子的圖。

圖5是用於說明計算曲率的分布的方法的圖。

圖6是表示線位移評價參數S與感官評價的評價程度的關係的圖。

圖7是表示線位移評價參數SII與感官評價的評價程度的關係的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的優選的實施方式進行說明。

圖1表示本發明的一實施方式涉及的線位移評價裝置100的功能構成。線位移評價裝置100對在成型出特徵線的衝壓成型中衝壓成型品所產生的線位移進行評價。

在此，參照圖2A以及圖2B，對成型出特徵線的衝壓成型中衝壓成型品所產生的線位移現象的概要進行說明。圖2A表示損害外觀外觀性的成型(線位移)的一個例子的圖。圖2B是表示沒有損害外觀外觀性的成型的一個例子的圖。在圖2A以及圖2B中，模具由上模21a和下模21b構成，在上模21a與下模21b之間夾著進行衝壓成型。

衝壓成型時，坯件20與模具上的設計特徵線接觸(初始抵接部22)。隨著特徵線23的成型進行，初始抵接部22移動(位移)，在特徵線23的曲線停止點24外產生與設計外觀不同的截面形狀。這是線位移現象。坯件與模具的初始抵接部22在衝壓成型結束時向特徵線23的曲線停止點24外位移，從而引起線位移。

如圖2B所示，在坯件與模具的初始抵接部22在衝壓成型結束時位於設計特徵線23的曲線停止點24的內側的情況下，不會引起線位移。

如圖1所示，線位移評價裝置100具備截面輪廓取得部101、四階微分係數計算部102、線位移評價參數計算部103、以及線位移評價部104。另外，也可以沒有線位移評價部104。

截面輪廓取得部101設為橫割衝壓成型品上成型出的特徵線，取得由輪廓測量器200測量出的衝壓成型品的截面輪廓。具體地講，截面輪廓取得部101根據輪廓測量器200測量出的衝壓成型品的面數據，以相對特徵線正交的截面的輪廓數據為基礎，取得衝壓成型品的截面輪廓。在此，所謂「以橫割特徵線的方式測量」意味著沿著相對特徵線正交的直線(相對特徵線成60°與120°之間的某角度的直線)進行衝壓成型品的測量。

圖3A是用於說明使用了輪廓測量器的衝壓成型品的輪廓測量的圖。在圖3A中，作為輪廓測量器200的一個例子，使用接觸式三維形狀測量機。一邊使輪廓測量器200與衝壓成型品接觸，一邊使輪廓測量器200向橫割特徵線201的方向即相對特徵線201正交的方向移動，以規定的測量長度l實施衝壓成型品的輪廓測量。線位移夾著特徵線201在任意一側產生。在圖3A的例子中設為線位移在特徵線201的圖中的右側(輪廓測量器的測量方向的下遊側)產生。

另外，根據需要，還可以設為輪廓測量器200對1個線位移部位一邊在特徵線201的延伸方向上改變位置，一邊進行多次輪廓測量。

另外，面板形狀的測量能夠在生產線上(直線排列)進行測量。另外，還可以使用非接觸測量機以及接觸測量器的任一個。但是，優選地，在線位移程度極其微小的情況下利用接觸式測量器精密地進行測量。

優選地，線位移在衝壓成型品的衝壓成型結束後，在實際組裝成產品出廠狀態(完成體)的狀態下進行評價。在對組裝前的衝壓成型品進行評價的情況下具有如下情況：在衝壓成型品的面剛性低的情況下通過測量時的衝壓成型品的設定方法而產生由自重造成的撓曲，對於產生了線位移的區域的形狀出現變化，輪廓測量結果與在產品出廠狀態(完成體)下的輪廓形狀不同。

四階微分係數計算部102基於由截面輪廓取得部101取得的截面輪廓計算曲率(截面輪廓的二階微分係數)的分布，計算曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分係數)。認為曲率的變化率、曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分係數)對線位移的感官評價造成影響，計算截面輪廓的四階微分係數。

對曲率與線位移的關係進行說明。圖3B的上方的圖是從橫向觀察線位移的情形的圖。如圖3B的上方的圖所描繪出的內容所示，在特徵線23的曲線停止點24外，能夠在設計形狀25與實際的面板形狀26之間設置隙間，在從面板的表面觀察該間隙時，能夠看到線位移出現。

在產生了線位移的區域，產生與由設計特徵線的曲線產生的曲率分布相反朝向的曲率分布(曲率反轉部位)。即，在產生了線位移的區域，曲率反轉。在曲率進行反轉的區域附有光的陰影，賦予操作者產生了線位移的印象。

在線位移發生一側的曲率進行了反轉的區域中，從曲率進行了反轉的區域向原來的形狀進行返回的部分緩慢地返回的情況下，由線位移產生的陰影看起來模糊，因此，線位移的印象小。另一方面，從曲率進行了反轉的區域向原來的形狀進行返回的部分急劇地返回的情況下，由線位移產生的陰影被突出，因此，線位移的印象大。

對線位移的感官評價結果與產生了線位移一側的曲率分布的關係進行比較的結果是查明了在線位移的感官評價結果與曲率分布從曲率進行了反轉的區域開始進行返回的部分之間存在關聯。曲率分布進行返回的部分能夠根據曲率分布的二階微分函數(截面輪廓的四階微分函數)進行計算。因此，認為能夠使用曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)的峰值量H進行線位移的評價。

圖4是表示由四階微分係數計算部102計算出的曲率(截面輪廓的二階微分係數)[mm－1]、曲率的一階微分係數(截面輪廓的三階微分係數)[mm－2]以及曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分係數)[mm－3]的一個例子的圖。縱軸表示曲率(截面輪廓的二階微分係數)[mm－1]、曲率的一階微分係數(截面輪廓的三階微分係數)[mm－2]以及曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分係數)[mm－3]。橫軸表示由輪廓測量器進行的輪廓的測量方向(參照圖3A)的位置[mm]。

如圖4所示，在特徵線的曲線彎曲最大的位置(特徵線的曲線頂點(對應日語：R頂點)的位置)301出現曲率的峰值401。在相同的位置301，出現曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分係數)的峰值402。

對四階微分係數計算部102計算曲率的分布的方法進行說明。圖5是用於說明計算曲率的分布的方法的圖。圖5的橫軸表示測量方向的位置，縱軸表示高度方向的位置。圖上的線表示截面輪廓。在計算曲率的分布時，如圖5所示，按照截面輪廓上的每個規定的區間x(x1，x2，···)來計算平均坐標點m(m1，m2，···)。並且，根據由多個規定的區間x構成曲率計算區間X(在圖5的例子中，曲率計算區間X由5個規定的區間x1，x2，x3，x4，x5構成)的兩端以及中央的3點(圖5的m1，m2，m3)來計算圓弧半徑R(R1，R2，···)，計算作為其倒數的曲率。隨後，使曲率計算區間X的作為起點的規定的區間x向旁邊移位一個區間(曲率計算區間X由5個規定的區間x2，x3，x4，x5，x6構成)，根據曲率計算區間X的兩端以及中央的3點(圖5的m2，m3，m4)來計算圓弧半徑R，計算作為其倒數的曲率。以後，一邊使曲率計算區間X的作為起點的規定的區間x向旁邊移位1個區間，一邊反覆進行曲率計算區間X的曲率的計算。優選地，在計算曲率的分布時，規定的區間x選擇最小的區間來作為不含有噪聲而儘可能連續的點列數據那樣的區間。

線位移評價參數計算部103基於由四階微分係數計算部102計算出的曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)來計算線位移評價參數。在產生了線位移的情況下，如圖4所示，在夾著特徵線且產生線位移一側，出現曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)的峰值403。因此，線位移評價參數計算部103求出在產生線位移一側出現的曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)的峰值403處的值H[mm－3]、以及對應於峰值403的位置303與設計特徵線的曲線停止點的位置302的位移寬度L[mm]。而且，線位移評價參數計算部103基於值H和位移寬度L，計算線位移評價參數。例如，利用下面式子(1)，計算線位移評價參數S。

線位移評價參數S＝L×│H│n···(1)

其中，n是預先決定的加權指數。

使用位移寬度L的理由是因為考慮到線位移如圖2A所示由於模具的初始接觸點的移動現象，因此需要考慮初始接觸點的移動量這樣的理由。另外，在本實施方式中，將從曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)的峰值403所對應的位置303到設計特徵線的曲線停止點的位置302的的距離設為位移寬度L，但是還可以使用類似的特徵標。例如，在進行比較的面板間，在設計特徵線的曲線的大小沒有太大變化的情況下，或從特徵線的曲線頂點的位置301到設計特徵線的曲線停止點的位置302的距離小的情況下，還可以將從設計特徵線的曲線頂點的位置301到曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)的峰值403所對應的位置303的距離設為位移寬度L。

另外，使用曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)的峰值的值H的理由是因為考慮到曲率的峰值與曲率的二階微分係數(截面輪廓的四階微分函數)的峰值的位置相近，容易掌握傾向這樣的理由。

感官評價收到由產生了線位移一側的曲率的變化產生的陰影的影響(與H的絕對值對應)和產生了線位移的區域的大小的影響(與位移寬度L對應)。H的絕對值以及L越大，線位移越明顯，感官評價的結果越具有變差的傾向。

即，優選地，伴隨著H的絕對值和L增加，線位移評價參數S增加，線位移評價參數S的計算式可以是H的絕對值與L的加法或者乘法的形式。另外，能夠以H或者L的任一方進行評價，但是，即使是相同程度的H或者L也具有由於另一方的大小而在感官評價中表現出差異的情況，因此，優選地，使用H和L這兩者。

H是微小的值，但是與位移寬度L相比，按照每個樣本的相對的差較大，通過使用加權係數n進行n次冪，從而能夠緩和相對的差。即，線位移評價參數S的計算式變成如(1)式子所示。另外，本發明者們發現，在設為n＝1/3的情況下，即，在使用S＝L×│H│1/3作為線位移評價參數S的計算式的情況下，在線位移的感官評價與線位移評價參數S之間尤其示出較高的關聯。

另外，如上述所示，對於1個線位移部位一邊在特徵線的延伸方向上改變位置一邊進行多次輪廓測量的情況下，使用例如對在各次中計算出的線位移評價參數S進行平均化後得到的參數作為特徵標即可。

線位移評價部104基於由線位移評價參數計算部103計算出的線位移評價參數S，對線位移進行評價。線位移評價參數越大，線位移越明顯，線位移評價參數越小，線位移越不明顯。線位移的評價還可以由人來一邊參照線位移評價參數一邊進行，還可以用計算機等自動化進行。

對於實際產生了線位移的汽車外面板，應用本發明對線位移評價參數S進行計算，確認與感官評價的關聯性。圖6是表示使用S＝L×|H|1/3作為線位移評價參數S的計算式的情況下的線位移評價參數S與感官評價的評價程度的關係的特性圖。圖6的橫軸表示線位移評價參數S，越向右線位移評價參數S變得越大。圖6的縱軸表示感官評價的評價程度，越向上評價程度變得越大。意味著評價程度越大，線位移越明顯，評價程度越小，線位移越不明顯。如圖6所示，確認出：在線位移評價參數S的值變大時，感官評價的評價程度變大這樣的關聯性。

對於線位移的感官評價，考慮有如下兩個因素：由形狀的嚴格程度決定的截面變化因素、以及有線位移產生的寬度決定的位移寬度因素。線位移評價參數S包括二階微分係數的峰值的值H作為截面變化因素，包括位移寬度L作為位移寬度因素，能夠掌握兩者的傾向，因此，可以說與感官評價一致。

如上所示可知，能夠利用線位移評價參數S對線位移進行定量評價。在能夠對線位移進行定量評價時，能夠確保穩定的產品品質。

作為另一個實施方式還可所以設為：作為線位移評價參數的計算法，除了上述的值H和位移寬度L以外，使用面板的表面的特徵線的曲線的半徑R。在進行比較的面板的特徵線的曲線的半徑R的大小存在差異的情況下，對於特徵線的曲線的半徑R與線位移感官評價表示出關聯。此時，特徵線的曲線的半徑R越大，線位移的感官評價越降低，即具有線位移不明顯的傾向。於是，優選地，伴隨著特徵線的曲線的半徑R的增加，線位移評價參數呈減少傾向。例如，線位移評價參數的計算式可以是R的減法或者除法的形式。另外，對於R，只要使用設計特徵線的曲線的半徑即可。例如，利用下面式子(2)，計算線位移評價參數SII。

線位移評價參數SII＝L×(│H│/R)m···(2)

其中，m是預先決定的加權指數。

另外，本發明者們發現，在本實施方式中，在m＝1/5時，即，在使用SII＝L×(│H│/R)1/5作為線位移評價參數SII的計算式的情況下，在線位移的感官評價與線位移評價參數SII之間特別示出較高的關聯。圖7是表示在使用SII＝L×(│H│/R)1/5作為線位移評價參數SII的計算式的情況下的線位移評價參數SII與感官評價的評價程度的關係的特性圖。圖7的橫軸表示線位移評價參數SII，越向右，線位移評價參數SII變得越大。圖7的縱軸表示感官評價的評價程度，越向上，評價程度變得越大。意味著評價程度越大，線位移越明顯，評價程度越小，線位移越不明顯。如圖7所示確認出：在線位移評價參數SII的值變大時，感官評價的評價程度變大這樣的關聯性。另外，能夠得到如下效果：通過使用線位移評價參數SII，能夠明確地區別評價程度1和評價程度2。

另外，在上述的實施方式中，作為可塑性板使用鋼板，但是作為可塑性板的材料，可以使用鋁、鈦等金屬材料、FRP、FRTP等玻璃纖維強化樹脂材料、進而還可以使用這些材料的複合材料。

應用本發明的線位移評價裝置能夠利用例如具備CPU、ROM，RAM等的計算機裝置來實現。

另外，本發明即使通過如下內容也能實現，即：將實現線位移評價功能的軟體(程序)經由網絡或者各種存儲介質供給到系統或裝置，由該系統或裝置的計算機讀取程序並執行。

工業實用性

本發明廣泛應用於對成型出特徵線的衝壓成型中衝壓成型品所產生的線位移進行評價的方法、裝置、程序以及記錄介質。由此，能夠對衝壓成型品所產生的線位移進行定量評價，能夠確保穩定的產品品質。

符號說明

20 坯件

21a 上模

21b 下模

22 初始抵接部

23 特徵線

24 曲線停止點

25 設計形狀

26 面板形狀

100 線位移評價裝置

101 截面輪廓取得部

102 四階微分係數計算部

103 線位移評價參數計算部

104 線位移評價部

200 輪廓測量器

201 特徵線