CN100461038C

CN100461038C - 加工仿真装置

Info

Publication number: CN100461038C
Application number: CNB2005100088371A
Authority: CN
Inventors: 山崎恒彦; 宫川直臣
Original assignee: YAMAZAKI MAJUCK CO Ltd
Current assignee: YAMAZAKI MAJUCK CO Ltd
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: US6965810B2; JP2005242468A; CN1661504A; EP1628233A1; US20050187652A1; JP4223972B2; EP1628233B1

Abstract

本发明提供一种加工仿真装置，其具有在三维假想空间内在喷嘴的实体模型的前端隔开预定的间隔地模型化片状模型的模型生成单元，设置有在激光加工程序的仿真之际，监视片状模型和工件的实体模型的干涉状态，在干涉状态解除时输出预定的信号的仿形加工合适与否判定单元。在激光加工程序中已发出喷嘴与工件不对向、对仿形加工不利的状况的指示时，由于片状模型从工件的实体模型脱离，仿形加工合适与否判定单元输出预定的信号，因此，可以不通过操作者的目视地适当地检测程序错误。

Description

加工仿真装置

技术领域

本发明涉及一种可对激光加工程序进行仿真，检验程序错误的加工仿真装置，特别是涉及对于仿形加工所指令的激光加工程序可以判断该仿形加工内容是否合适的加工仿真装置。

背景技术

以往，在可以对激光加工的加工程序进行仿真的加工仿真装置中，虽然开发用于检验程序错误的各种功能，但迄今为止仍然很大部分依赖于通过操作者的目视进行的检验，期望实现该部分的检验的自动化。

例如，使射出激光的激光炬以相对工件表面保持一定距离的状态移动的仿形加工，虽然可以对激光炬以相对工件表面保持加工程序所指定的一定的距离的情况移动的状态进行运算，在显示器上仿真该状态，但激光炬相对于应加工的工件的仿形移动指令是否正确的检验却依赖于操作者通过目视所进行的检验。

此外，申请人未见有记述下述技术的现有文献，该技术是用于在激光加工程序的仿形加工的仿真之际，用于检验激光炬相对于应加工的工件的仿形移动指令是否正确。

但是，其中，在进行加工程序的检验之际，不仅要求操作者具有仿形加工相关的高度的知识，还要求对显示器上所显示的激光炬的移动状态高度注意地进行监视，对操作者进行过度负担的要求。

因此，期望对包含仿形加工的激光加工程序，可以不依赖于操作者通过目视而进行激光炬相对于应加工的工件的仿形移动指令是否正确的检验，而通过装置这一方进行检验的加工仿真装置的开发。

发明内容

本发明在可以对激光加工程序进行仿真、在显示装置上显示上述激光加工程序所指示的相对于工件的喷嘴的移动状态的加工仿真装置中，具有：

在三维假想空间上，将用于上述激光加工中的工件和喷嘴(nozzle)的实体模型模型化的模型化单元，

上述模型化单元具有在上述三维假想空间上生成的喷嘴的实体模型的前端隔开预定的间地模型化片状(chip)模型的片状模型生成单元；

按照上述激光加工程序的指令，将上述喷嘴的实体模型和上述片状模型一并相对于上述工件的实体模型，在上述三维假想空间上移动控制的仿真执行单元；

监视上述片状模型和上述工件的实体模型的干涉状态，在上述干涉状态解除时输出预定的信号的仿形加工合适与否判定单元。

此时，通过片状模型生成单元，在喷嘴的实体模型的前端隔开预定的间隔地生成片状模型，在通过仿真执行单元进行仿真之际，仿形加工合适与否判定单元监视片状模型和上述工件的实体模型的干涉状态，在上述干涉状态解除时输出预定的信号。因此，即使在激光加工程序中指示有喷嘴与工件不对向、产生对仿形加工不利的状况的可能性的指示，在这种情况下，在仿真时，由于片状模型从工件的实体模型脱离，该情况被仿形加工合适与否判定单元探测，检测出预定的信号，因此，可以不通过操作者的目视地适当地检测程序错误。

本发明的特征在于：在上述激光加工程序中设置判定是否指示仿形加工的仿形加工指示判定单元，上述仿形加工合适与否判定单元，仅在通过上述仿形加工指示判定单元判定在上述激光加工程序中指示了仿形加工的情况下，监视片状模型和上述工件的实体模型的干涉状态。

此时，由于上述仿形加工合适与否判定单元，仅在通过仿形加工指示判定单元判定在激光加工程序中指示仿形加工的情况下，监视片状模型和上述工件的实体模型的干涉状态，因此，可以仅在激光加工程序中进行仿形加工指示的情况下，进行用于检测激光加工程序的仿形加工指示合适与否的工作，可以无须进行多余的运算，有效地进行仿真。

本发明的特征在于：上述片状模型生成单元在喷嘴的实体模型和上述片状模型之间模型化连接它们的假想物体。

此时，通过模型化假想物体，可以使操作者易于理解片状模型和喷嘴的实体模型之间的关联，是优选情况。

本发明的特征在于：上述假想物体被模型化成细长棒状。

此时，由于假想物体被模型化成细长棒状，因此可以把假想物体模型化成与片状模型和喷嘴的实体模型不同的形状，从视觉上可以易于对由假想物体连接的片状模型和喷嘴的实体模型进行区别。

本发明的特征在于:上述片状模型生成单元将假想物体形成为使上述喷嘴的实体模型和片状模型的间隔变成为与上述激光加工程序中所指示的仿形加工的工件和喷嘴间应维持的间隙相对应的尺寸。

此时，由于使喷嘴的实体模型和片状模型的间隔变成为与激光加工程序中所指示的仿形加工的工件和喷嘴间应维持的间隙相对应的尺寸地形成假想物体的尺寸，所以从视觉上可以在仿真时辨认仿形加工的工件和喷嘴间应维持的间隙，是优选情况。

本发明设置有在从上述仿形加工合适与否判定单元输出上述预定信号时，旨在于警告上述激光加工程序的仿形加工的指示不合适的警告单元而构成。

此时，由于警告单元旨在于警告激光加工程序的仿形加工的指示不合适，所以操作者可以直接借助于显示单元了解激光加工程序合适与否。

附图说明

图1是表示加工仿真装置一例的控制框图。

图2是表示仿真控制程序一例的流程图。

图3是表示在通过仿真执行部所构建的三维假想空间内，基于仿真控制程序运算的加工激光炬和工件的关系的图，是表示通常的仿形状态的图。

图4是表示在通过仿真执行部所构建的三维假想空间内，基于仿真控制程序运算的加工激光炬和工件的关系的图，是表示激光炬相对于应加工的工件的仿形移动指令不正确的状态的模式图。

具体实施方式

图1是表示加工仿真装置一例的控制框图，图2是表示仿真控制程序一例的流程图，图3是表示在通过仿真执行部所构建的三维假想空间内，基于仿真控制程序运算的加工激光炬(TORCH)和工件的关系的图，是表示通常的仿形状态的图，图4是表示在通过仿真执行部所构建的三维假想空间内，基于仿真控制程序运算的加工激光炬和工件的关系的图，是表示激光炬相对于应加工的工件的仿形移动指令不正确的状态的模式图。

如图1所示，加工仿真装置1具有主控制部2，在主控制部2上，通过总线3连接通信控制部5、程序存储器6、仿真执行部7、喷嘴干涉判定部9、仿形加工合适与否判定部10、仿形模型生成部11、输入部12、显示部13及加工参数存储器15等。

由于加工仿真装置1具有上述那样的构成，因此在加工仿真装置1中，将外部完成的激光加工程序PRO经由LAN(局域网)等的通信线路通过联机输入到通信控制部5。此外，作为激光加工程序PRO的输入方法，不限于通信线路，也可以通过下述方式进行，将激光加工程序PRO存储到磁盘等的适宜的存储媒体，将存储该激光加工程序PRO的存储媒体设置在与加工仿真装置1连接的外部数据输入部，读取该激光加工程序PRO。

这样一来，所输入的激光加工程序PRO存储到程序存储器6中。如果操作者借助于输入部12输入仿真执行指令的话，则主控制部2对仿形模型生成部11发出生成工件20和喷嘴21的仿形模型的指令。

仿形模型生成部11接收该指令，基于激光加工程序PRO所指示的工件的材料形状，如图3所示地，在三维假想空间内生成预定厚度的工件20的实体模型SD1，同时从加工参数存储器15读取用于加工工件20时的喷嘴21的三维形状，同样地在三维假想空间内生成喷嘴21的实体模型SD2。

仿形模型生成部11在生成喷嘴21的实体模型SD2时，生成具有适用于实际加工所使用的喷嘴21的尺寸形状的实体模型SD2和片状模型SD4，使该片状模型SD4沿该喷嘴21的图3下方，即沿从喷嘴21射出激光的方向，与喷嘴21的实体模型SD2可一并移动地，以夹着作为假想物体的连接棒模型SD3地正好间隔预定间隙GP1的形态生成。此外，虽然可以任意地设定片状模型SD4的大小，但是为了可以相互区别片状模型SD4及喷嘴的实体模型SD2，优选将连接棒模型SD3生成为与两者不同的形状，在图3的情况下，将连接棒模型SD3生成为小径的细长棒状。

这样一来，在三维假想空间内生成空间和喷嘴的实体模型SD1、SD2，连接棒模型SD3及片状模型SD4时，主控制部2对仿真执行部7发出基于激光加工程序PRO的仿真执行指令。仿真执行部7接收该指令，以上述三维假想空间内生成的工件和喷嘴的实体模型SD1、SD2为控制对象执行激光加工程序PRO所记述的加工指令，执行在该三维假想空间内使喷嘴的实体模型SD2相对工件的实体模型SD1移动的仿真。此外，此时形成为连接棒模型SD3及片状模型SD4也与喷嘴的实体模型SD2的移动一并在三维假想空间内被移动控制。

执行激光加工程序PRO的结果所产生的三维假想空间内的喷嘴和工件的位置关系，通过对该实体模型SD1、SD2从三维假想空间内的预定位置开始描绘，并显示在显示部13上而进行。该显示，例如如图3所示地，图像显示为，喷嘴的实体模型SD2相对于工件的实体模型SD1与连接棒模型SD3及片状模型SD4一并与激光加工程序PRO所指示的移动方向对应地，例如沿图中箭头A的方向移动进行的形态。

操作者边观察显示部13上所显示的图像的状态边监视激光加工程序PRO中是否有错误。这样地，执行通过仿真执行部7所进行的激光加工程序PRO的仿真，仿真执行部7，在激光加工程序PRO的仿真之际，从程序存储器6读取图2所示的仿真控制程序SPR，基于该仿真控制程序SPR控制三维假想空间内的仿真。

即，主控制部2在仿真控制程序SPR的步骤S1中，通过解释激光加工程序PRO的各指令内容判定仿真中的激光加工程序PRO内是否指令仿形加工，在判定为未指令仿形加工时，进入步骤S2，将喷嘴的实体模型SD2与工件的实体模型SD1的干涉判定操作设为“开”，将片状模型SD4与工件的实体模型SD1的干涉判定操作设为“关”，进入第一喷嘴干涉判定操作。

第一喷嘴干涉判定操作是仅判定工件和喷嘴间的干涉的操作，在仿真控制程序SPR的步骤S3中，仿真执行部7使喷嘴干涉判定部9仅判定喷嘴的实体模型SD2是否与工件的实体模型SD1干涉。

由于按照激光加工程序PRO在三维假想空间内移动控制喷嘴的实体模型SD2，因此在假定激光加工程序PRO中存在错误，作出喷嘴与工件干涉的指令时，由三维假想空间内的工件和喷嘴的实体模型SD1、SD2之间干涉的情况，通过核查该干涉判定程序错误。假定在步骤S3中，判定为三维假想空间内的工件和喷嘴的实体模型SD1、SD2干涉，则喷嘴干涉判定部9相对主控制部2输出喷嘴干涉信号SG1，主控制部2接收该信号，进入步骤S4，在现有的激光加工程序PRO的指令内容中，通过显示部13等向操作者告知工件和喷嘴干涉的情况。

此外，主控制部2基于仿真控制程序SPR的步骤S1，在判定为仿真中的激光加工程序PRO内指令仿形加工的情况下，进入步骤S5，设喷嘴的实体模型SD2和工件的实体模型SD1的干涉判定操作为“开”，进而将片状模型SD4和工件的实体模型SD1的干涉判定操作也设定为“开”，进入第二喷嘴干涉判定操作。

在该第二喷嘴干涉判定操作中，通过仿形模型生成部11设定连接棒模型SD3的长度L，即喷嘴的实体模型SD2与片状模型SD4的间隔，使其在三维假想空间内成为与激光加工程序PRO中所指示的仿形加工的工件和喷嘴间应维持的间隙GP1对应的尺寸。

第二喷嘴干涉判定操作，不仅判定工件和喷嘴间是否干涉，还判定工件的仿形加工是否被合适地程序执行，仿真执行部7，在仿真控制程序SPR的步骤S6中，相对喷嘴干涉判定部9，使其判定喷嘴的实体模型SD2是否与工件的实体模型SD1干涉。此外，同时仿真执行部7在仿真控制程序SPR的步骤S7中，对仿形加工合适与否判定部10，使其监视判定是否维持片状模型SD4和工件的实体模型SD1的干涉状态。

即，由于喷嘴的实体模型SD2按照激光加工程序PRO在三维假想空间内被移动控制，因此假如在激光加工程序PRO存在错误，执行使喷嘴与工件干涉这样的指令时，由三维假想空间内的工件和喷嘴的实体模型SD1、SD2之间的干涉，通过核查该干涉而判定程序错误。

假定在步骤S6中，判定三维假想空间内的工件和喷嘴的实体模型SD1、SD2干涉时，喷嘴干涉控制部9对主控制部2输出喷嘴干涉信号SG1，主控制部2接收该信号，进入步骤S8，在当前的激光加工程序PRO的指令内容中，进行通过显示部13等向操作者告知工件和喷嘴干涉的错误处理。

此外，在利用喷嘴干涉判定部7进行喷嘴和工件的干涉判定仿真的同时，如上述那样地，通过仿形加工合适与否判定部10仿真判定仿形加工指令是否被合适地进行。通过激光加工程序PRO进行的仿形加工，在已指令为到达从工件20脱离的位置为止时，如图4所示地，喷嘴的实体模型SD2从工件的实体模型SD1的上方开始，例如向图中右方脱离，与此同时，通过连接棒模型SD3连接的片状模型SD4也从工件的实体模型SD1分离，解除工件的实体模型SD1和片状模型SD4间的干涉状态。

此外，通过激光加工程序PRO进行的仿形加工，在不合适地发出到达从工件20分离的位置为止的指令时，在实际的加工中，基于喷嘴与图中下方(即来自喷嘴21的激光光线的出射方向)应存在的工件20的距离维持为一定的所谓的仿形加工控制特性，结果变成为喷嘴21在图中下方找寻工件而被无限制地移动驱动，有可能发生喷嘴21与工件20或激光加工机的工作台等的其他的机械部分碰撞等的不好的事态。

因此，仿形加工合适与否判定部10，在激光加工程序PRO指令仿形加工时，在步骤S7中一直核查工件的实体模型SD1与片状模型SD4之间的干涉，在维持该干涉的情况下，判定执行喷嘴相对工件离开以连接棒模型SD3所规定的适当的间隙GP1移动的指令。另一方面，在步骤S7中判定为工件的实体模型SD1与片状模型SD4之间的干涉解除的情况下，即判定为工件的实体模型SD1与片状模型SD4，如图4所示地，成为未干涉的状态时，判定喷嘴与用于继续进行仿形加工的工件分离，仿形加工合适与否判定部10对主控制部2输出预定的仿形失效信号SG2，主控制部2接收该信号，进入步骤S9，通过显示部13等向操作者告知当前的激光加工程序PRO的仿形加工的指示不合适，在现有的指令内容中，喷嘴移动到工件外不能进行适当的仿形加工，而进行错误处理。

操作者据此可以通过仿真适当地判断激光加工程序PRO的仿形加工的指令是否适当地进行。

此外，也可以不必将连接棒模型SD3及片状模型SD4在仿真时在显示部13上显示，可以在不在显示部13上显示连接棒模型SD3及片状模型SD4、内部地监视片状模型SD4和工件的实体模型SD1间的干涉、判定工件的实体模型SD1和片状模型SD4如图4所示地成为未干涉的状态的情况下，仿形加工合适与否判定部10对主控制部2输出预定的仿形失效信号SG2，主控制部2接收该信号，通过显示部13等向操作者告知当前的激光加工程序PRO的仿形加工的指示不合适，在当前的指令内容中，喷嘴移动到工件外不能进行适当的仿形加工。

进而，虽然连接棒模型SD3的形状可以采用任意的形状，但在仿真加工时将该仿真加工的图像显示在显示部13上时，优选形成为可以区别喷嘴的实体模型SD2和片状模型SD4的与它们不同的尺寸形状。

以上基于实施形态对本发明进行了说明，但本发明所记述的实施形态是用于例示而非限定。此外，本发明的范围通过后述的技术方案来表示，不限于实施形态的记叙。因此，属于技术方案的变形或变更都是本发明的范围。

Claims

1.一种加工仿真装置，其可以对激光加工程序进行仿真，在显示装置上显示上述激光加工程序所指示的相对于应加工的工件的喷嘴的移动状态，其具有：

基于上述激光加工程序所指示的工件的材料形状，在三维假想空间内生成要由激光加工所加工的工件的实体模型，并从加工参数存储器读取加工上述工件时所使用的喷嘴的三维形状，在上述三维假想空间内，生成上述喷嘴的实体模型的模型化单元；

与在上述三维假想空间上生成的喷嘴的实体模型的前端隔开预定的间隙地模型化片状模型的片状模型生成单元；

按照上述激光加工程序的指令，将上述喷嘴的实体模型和上述片状模型一并相对于上述工件的实体模型，在上述三维假想空间上移动控制，对上述激光加工程序进行仿真的仿真执行单元；

判定在通过上述仿真执行单元进行上述激光加工程序的仿真中、上述喷嘴的实体模型和上述工件的实体模型是否干涉，在判定为上述喷嘴的实体模型和上述工件的实体模型干涉时，输出告知喷嘴和工件的干涉的信号的喷嘴工件干涉判定单元；

判定在通过上述仿真执行单元进行上述激光加工程序的仿真中、上述激光加工程序中是否指示进行仿形加工的仿形加工指示判定单元；和

在通过上述仿形加工指示判定单元判定为上述激光加工程序中指示进行仿形加工时，监视上述片状模型和上述工件的实体模型的干涉状态，在上述干涉状态解除时，输出告知用于继续进行上述仿形加工的工件脱离这一情况的信号的仿形加工合适与否判定单元。

2.如权利要求1所述的加工仿真装置，其特征在于：上述片状模型生成单元在喷嘴的实体模型和上述片状模型之间模型化连接它们的假想物体。

3.如权利要求2所述的加工仿真装置，其特征在于：上述假想物体被模型化成细长棒状。

4.如权利要求2所述的加工仿真装置，其特征在于：上述片状模型生成单元将假想物体形成为使上述喷嘴的实体模型和片状模型的间隔成为与上述激光加工程序中所指示的仿形加工的工件和喷嘴间应维持的间隙相对应的尺寸。

5.如权利要求1所述的加工仿真装置，其特征在于：设置有在从上述仿形加工合适与否判定单元输出上述告知用于继续进行仿形加工的工件脱离这一情况的信号时，旨在于警告上述激光加工程序的仿形加工的指示不合适的警告单元。