CN102047189A - 切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序 - Google Patents

切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序 Download PDF

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Abstract

为了可减少光线追踪所需的运算量，在计算能力低的廉价的计算机中也可以容易地模拟工件的形状变化，切削加工仿真显示装置具有：工件描绘更新部(26)，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器的对应部分；工具描绘图像生成部(28)，针对本次的工具描绘区域，使用光线追踪法来生成工具描绘图像；以及图像传送部(29)，针对上次的工具描绘区域和本次的工件描绘更新区域，从工件描绘图像缓冲器将部分图像传送到显示帧缓冲器，并且将本次的工具描绘图像传送到显示帧缓冲器。另外，所述工件描绘更新部从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标决定的地点P(406)开始进行光线追踪。

Description

切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序
技术领域
涉及在计算机上对通过切削加工实现的工件的形状变化进行模拟的切削加工仿真中将每时每刻的工件的形状与该时刻的工具形状一起显示在画面中的切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序。
背景技术
在利用加工中心(machining center)等的工作机械对工件进行切削加工时，在计算机上对工件的形状变化进行模拟的切削加工仿真中，需要高效地处理工件的形状变化，并高速地对每时每刻的工件形状进行画面显示。一般，通过切削加工而创建的加工面呈现由工具与工件的相对运动所决定的复杂的形状，所以作为工件的形状表现形式，大多采用以被称为单元(cell)的微小的立方体、柱体的集合来表现形状的体素(voxel)模型、DEXEL模型等。
作为使用这样的体素模型、DEXEL模型来进行高速的仿真的方法，例如有专利文献1中公开的方法。在该方法中，使用了将工件的立体模型变换为DEXEL模型的形状数据。之后，计算出工具沿着移动路径进行移动时的插引形状，并计算出构成该插引形状的楔形和圆筒形，将各自的下表面进行多边形化，使用可进行深度缓冲处理的三维图形硬件来生成进行了阴面消除处理的中间图像。此时，根据深度缓冲器(depth buffer)中记录的深度值来剪短DEXEL的上端，将DEXEL的上端部进行多边形化，使用三维图形硬件来生成阴面消除了的最终图像，并进行画面显示。
专利文献1：日本专利第3571564号说明书
发明内容
把所述现有技术中示出那样的将显示对象物进行多边形化并援用深度缓冲处理来生成阴面消除了的图像的方法，一般称作多边形描绘方式。如果在形状表现形式中使用体素模型、DEXEL模型，则数据结构被简化而使内部的形状处理变得高效，另一方面，会对构成模型的单元数相当的多边形进行描绘，在多边形描绘方式中花费时间。因此，在这样的多边形描绘方式中，如所述现有技术那样，大多以三维图形硬件的利用为前提。但是，在加工现场常见的比较廉价的计算机中，无法利用高端的三维图形硬件的情形也多。
另一方面，作为取代如上所述的多边形描绘方式的其它描绘方式，有光线追踪法。在该光线追踪法中，如图2-1所示，从投影面201上的各像素202向视线方向投射光线203，计算出与物体表面的交点位置205处的颜色信息(RGB等的像素值)，从而得到显示图像。在体素模型204的显示中使用该光线追踪法的情况下，如图2-2所示，需要一边依次追寻处于直到光线203到达物体表面为止的途中的单元206，一边进行交叉判定。交叉判定自身虽然是比较单纯的处理，但由于单元数较多、且各像素中的光线追踪处理重复，所以成为作为整体无法忽略的运算量。
这样，在通过光线追踪法进行针对以体素模型来表现的工件形状的切削加工仿真的画面显示的情况下，由于光线追踪所需的运算量较多，因此难以在不具有三维图形硬件的计算能力低的廉价的计算机中执行。
本发明是鉴于上述情形而完成的，目的在于提供一种切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序，可以减少光线追踪所需的运算量，即使在不具有三维图形硬件的计算能力低的廉价的计算机中，也可以容易地模拟工件的形状变化。
为了解决所述问题并达成目的，本发明的切削加工仿真显示装置以体素模型来表现工件的形状，并对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，该切削加工仿真显示装置的特征在于，具备：工件描绘更新部，对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分；工具描绘图像生成部，参照由所述工件描绘更新部进行了更新的所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器，针对本次的工具描绘区域，使用光线追踪法来生成工具描绘图像；以及图像传送部，针对上次的工具描绘区域和本次的工件描绘更新区域，从工件描绘图像缓冲器将部分图像传送到显示帧缓冲器，并且将本次的工具描绘图像传送到显示帧缓冲器。
另外，工件描绘更新部从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
根据本发明，通过分离进行上次描绘了工具的区域的恢复以及在工件中存在形状变化的部分的显示更新的处理、和进行本次的工具描绘部分的显示更新的处理，使需要进行使用了光线追踪法的描绘图像生成的区域部分成为最小化。另外，通过切削而新出现的面比在切削前看到的面一定靠里侧，在关注这个情况而针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域使用光线追踪法来更新描绘图像缓冲器和深度缓冲器的对应部分的处理中，从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
根据本发明，通过将在画面中显示的图像的生成处理分成针对工件的光线追踪处理和针对工具的光线追踪处理这两个处理，可以仅对真正需要更新的区域进行光线追踪处理，可以削减运算量。另外，从上次的显示需要更新的部分中的针对像素的光线追踪的执行次数变少，整体上运算量降低，所以即使在计算能力低的廉价的计算机上也可以执行切削加工仿真。
另外，在针对更新对象像素的光线追踪中，从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪，所以单元和光线的不需要的交叉判定处理被省略，单元交叉判定次数减少，更新追踪处理的每次的运算量降低，所以即使在计算能力低的廉价的计算机上也可以执行切削加工仿真。
附图说明
图1是本发明的切削加工仿真显示装置的实施方式的整体结构图。
图2-1是用于说明基于光线追踪法的体素模型的显示方法的图，是示出从投影面上的各像素向视线方向投射光线来计算与物体表面的交点位置处的颜色信息从而得到显示图像的情形的图。
图2-2是用于说明基于光线追踪法的体素模型的显示方法的图，是示出一边依次追寻处于直到光线到达物体表面为止的途中的单元一边进行交叉判定的情形的图。
图3是示出本发明的切削加工仿真显示装置的实施方式中的画面显示更新的例子的图。
图4-1是用于说明工件描绘更新部中的光线追踪处理的基本原理的图，是示出上次的画面显示更新中的光线追踪处理的处理结果的图。
图4-2是用于说明工件描绘更新部中的光线追踪处理的基本原理的图，是示出本次的画面显示更新中的光线追踪处理的情形的图。
图5是示出对工件描绘更新部中的光线追踪处理的流程进行了说明的流程图的图。
图6是示出对工具描绘图像生成部中的光线追踪处理的流程进行了说明的流程图的图。
(附图标记说明)
10：仿真核心部；11：以体素模型来表现的工件形状数据；12：由工具形状信息和工具路径信息构成的工具路线数据；13：切削模拟部；20：仿真显示部；21：投影参数；22：工件描绘图像缓冲器；23：工件描绘深度缓冲器；24：画面显示帧缓冲器；25：描绘更新区域管理数据；26：工件描绘更新部；27：工具描绘区域管理数据；28：工具描绘图像生成部；29：图像传送部；201：投影面；202：矿泉追踪的对象像素；203：光线；204：体素模型；205：光线与物体的交点；206：处于光线途中的单元；301：上次的描绘；302：工件；303：移动前的工具；304：本次的描绘；305：移动后的工具；306：工件形状变化了的区域；307：描绘了上次的工具的区域；308：描绘本次的工具的区域；401：投影面；402：像素；403：深度距离；404、405：工件形状；406：光线追踪的开始点；407：光线。
具体实施方式
以下，根据附图，对本发明的切削加工仿真显示装置、切削加工仿真显示方法以及切削加工仿真显示程序的实施方式进行详细说明。另外，本发明不限于该实施方式。
(实施方式)
图1是本发明的切削加工仿真显示装置的实施方式的整体结构图。在图1中，切削加工仿真显示装置大体上具有仿真核心部10和仿真显示部20。仿真核心部10以体素模型来表现工件形状并对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟。仿真显示部20将每时每刻发生变化的工件形状显示在画面中。
仿真核心部10包括：装置的存储部中存储的以体素模型来表现的工件形状数据11；相同的装置的存储部中存储的由工具形状和工具移动轨迹的信息构成的工具路线数据12；以及根据该工具路线数据12更新工件形状数据11的切削模拟部13。
另一方面，仿真显示部20包括：用于对工件以及工具进行描绘的视线方向、照明条件等投影参数21；保持对工件单体沿着视线方向进行投影描绘而得到的图像的工件描绘图像缓冲器22；关于对工件单体沿着视线方向进行了投影描绘时的各像素保持从投影面到工件表面为止的深度距离的工件描绘深度缓冲器23；用于保持工件以及工具的描绘图像并显示在CRT等的画面中的画面显示帧缓冲器24；针对工件描绘图像缓冲器22以及工件描绘深度缓冲器23管理需要数据更新的区域信息的描绘更新区域管理数据25；使用光线追踪法根据工件形状数据(体素)11再次计算工件描绘图像缓冲器22以及工件描绘深度缓冲器23的数据的工件描绘更新部26；对在上次显示更新时描绘了工具的区域进行管理的工具描绘区域管理数据27；根据工具路线数据12的工具形状和移动轨迹的终点即工具当前位置，使用光线追踪法来生成工具附近的投影描绘图像的工具描绘图像生成部28；以及将工件描绘图像缓冲器22的更新对象区域的图像数据以及工具描绘图像生成部28所生成的工具描绘图像传送到画面显示帧缓冲器24的图像传送部29。
此处，工件描绘图像缓冲器22、工件描绘深度缓冲器23、以及画面显示帧缓冲器24分别是相同的像素数(宽×高)。
另外，描绘更新区域管理数据25以更新对象区域的对角2顶点的坐标来表示，在仿真开始时刻被初始化为成为显示画面全体。
在仿真开始时刻，工件形状数据11是加工前的工件的素材形状的状态。仅限于仿真开始时，工件描绘更新部26针对显示区域全体，使用光线追踪法，计算出工件描绘图像缓冲器22以及工件描绘深度缓冲器23这两个数据并进行初始化。另外，图像传送部29将工件描绘图像缓冲器22的所有区域数据传送到画面显示帧缓冲器24。如果初始显示这样结束，则将描绘更新区域管理数据25清除为空状态。
接下来，对仿真执行途中的动作进行说明。图3示出了在仿真执行途中更新画面显示的典型的例子。在该图中，301表示显示更新前即上次的显示内容、304表示本次的显示更新结果的显示内容。图中的用虚线表示的306是与工件302的形状发生了变化的部分对应的描绘区域，307是在上次描绘了移动前的工具303的区域，308是本次描绘移动后的工具305的区域。画面显示更新至少需要针对这些306～307的区域更新相关的数据以成为最新的显示内容。
以下，对各部的动作进行说明。切削模拟部13从工具路线数据12读出工具形状信息和1个阶段的移动轨迹信息，模拟与该工具移动对应的切削加工，并根据其结果来更新工件形状数据11。例如通过针对工件形状数据11进行从工件形状减去对工具形状沿着移动轨迹进行扫描而得到的工具扫描形状的布尔差运算，从而实现切削加工的模拟。
每当1个阶段的切削模拟结束时，切削模拟部13将通过切削加工而发生了变化的三维区域数据发送到工件描绘更新部26。此处，三维区域数据设为将工件形状的变化部分进行包围的三维包括箱。工件描绘更新部26计算出利用投影参数21对接收到的三维区域数据进行投影而得到的二维更新区域，并更新描绘更新区域管理数据25。
接下来，工件描绘更新部26针对在描绘更新区域管理数据25中包含在更新对象区域中的像素，使用光线追踪法，计算出像素数据(RBG值)和深度距离，更新工件描绘图像缓冲器22以及工件描绘深度缓冲器23。
此处，将当前的处理对象的像素坐标设为(u，v)。图4-1以及图4-2是用于说明工件描绘更新部26中的光线追踪处理的基本原理的图，是从正侧面观察投影面的剖面图。图4-1是上次的画面显示更新中的光线追踪处理的处理结果，计算出投影面401上的对象像素(像素(u，v))402到工件形状404的表面为止的深度距离(深度距离w)403，该深度距离403被记录在工件描绘深度缓冲器23中。
图4-2是本次的画面显示更新中的光线追踪处理的情形，从对象像素402离开了深度距离403的地点(光线追踪的开始点P)406成为本次的光线追踪的开始点。光线追踪的开始点406是上次的画面显示更新时的工件形状的表面，但在通过切削加工而从图4-1的工件形状404如图4-2的工件形状405那样变化了的情况下，新出现的形状表面一定位于视线方向的里侧(参照图4-2的光线(光线L)407)。因此，即使从地点406开始光线追踪，也能得到正确的描绘结果。
[工件描绘更新部的光线追踪处理(针对工件的光线追踪处理)]
图5是示出了工件描绘更新部26中的光线追踪处理的动作的流程图。另外，流程图中的符号是在光线追踪处理中的基本的模型中使用的符号(参照图4-1以及图4-2)。在图5中，工件描绘更新部26首先在步骤S101中，从工件描绘深度缓冲器23读出关注像素位置处的深度距离w。接下来，在步骤S102中，求出将合成像素坐标(u，v)和深度距离w而得到的三维坐标点q(u，v，w)变换到工件形状数据的坐标系的三维坐标P(x，y，z)。接着在步骤S103中，以点P为起点计算出与投影面垂直纵深方向的半直线L而作为光线数据。在步骤S104中，在作为工件形状数据的体素模型中搜索包括点P的单元C。
在步骤S105至S107的循环中进行光线追踪。在步骤S105中，判定光线L在关注单元C的内部是否与工件形状的表面交叉。在交叉的情况下，跳出循环而进入到步骤S108。在没有交叉的情况下，在步骤S106中，判定是否存在经由关注单元C的6个边界面中的与光线L在里侧交叉的边界面而邻接的单元。在存在邻接单元的情况下，在步骤S107中，将邻接单元设为新的关注单元C，并返回到步骤S105。在没有邻接单元的情况下进入到步骤S111。
步骤S108至S110是光线L在关注单元C内部与工件形状的表面交叉的情况下的处理，在步骤S108中，计算出交点X。接下来，在步骤S109中，根据交点X处的工件形状的法线矢量和投影参数21的照明条件，计算出像素数据(RGB的各亮度)，保存到工件描绘图像缓冲器22的对应的位置。在步骤S110中，计算出从投影面到交点X的距离(深度距离)并保存到工件描绘深度缓冲器23的对应的位置，结束光线追踪处理。
步骤S111是光线L与工件形状不交叉而穿过整个体素模型的情况下的处理，将预先决定的背景色保存到工件描绘图像缓冲器22的对应的位置，将足够大的值的背景距离保存到工件描绘深度缓冲器23的对应的位置。
另外，在本实施方式中，工件描绘图像缓冲器22以及工件描绘深度缓冲器23构成为在作为切削对象的工件形状中保存描绘图像数据以及深度距离数据，但也可以构成为保存将针对工件安装器具等在切削仿真执行过程中与工件相对的位置不变化的其它物体计算出的投影描绘图像以及深度距离数据进行合成而得到的数据。
工具描绘图像生成部28在通过所述光线追踪处理针对更新对象的所有像素，结束了工件描绘图像缓冲器22以及工件描绘深度缓冲器23的对应的数据的更新的时刻，生成工具附近的投影描绘图像。在本处理中，也设为使用了光线追踪法的图像生成。
工具描绘图像生成的对象区域成为根据工具路线数据12中保持的工具形状信息和工具当前位置(移动轨迹的终点)，利用投影参数21对包围当前位置处的工具形状的三维包括箱进行投影而得到的二维区域。针对包含在该二维区域中的像素，使用光线追踪法来生成图像。
[工具描绘图像生成部的光线追踪处理(针对工具的光线追踪处理)]
图6是示出工具描绘图像生成部28中的光线追踪处理的动作的流程图。另外，流程图中的符号是在光线追踪处理中的基本的模型中使用的符号(参照图4-1以及图4-2)。在图6中，工具描绘图像生成部28首先在步骤S201中，以处理对象像素为起点计算出与投影面垂直纵深方向的半直线L而作为光线数据。接下来，在步骤S202中，判定光线L是否与工具形状的表面交叉。在交叉的情况下进入到步骤S203。在步骤S203中，计算出光线L与工具形状的表面的交点X。接着在步骤S204中，计算出从投影面到交点X的深度距离d。接下来，在步骤S205中，从工件描绘深度缓冲器23读出与关注像素对应的深度距离w。在步骤S206中，对深度距离d与w进行比较。
在步骤S207中，在步骤S206中为d＜w即工具形状比工件形状靠跟前的情况下的处理中，根据交点X处的工具形状的法线矢量和投影参数21的照明条件来计算出像素数据(RGB的各亮度)，并作为工具描绘图像的像素数据。在步骤S208中，在步骤S202中光线L不与工具形状的表面交叉的情况下、或者在步骤S206中为d≥w即工具形状比工件形状靠里侧的情况下的处理中，从工件描绘图像缓冲器22读出与关注像素对应的像素数据，并作为工具描绘图像的像素数据。
最后，图像传送部29将工件描绘图像缓冲器22的部分图像数据以及由工具描绘图像生成部28生成的工具描绘图像数据传送到画面显示帧缓冲器24。
此处，首先，针对描绘更新区域管理数据25中保持的更新区域、和工具描绘区域管理数据27中保持的上次的工具描绘区域，从工件描绘图像缓冲器22读出对应的区域的部分图像数据，并传送到画面显示帧缓冲器24。接着，将工具描绘图像生成部28所生成的工具描绘图像数据传送到画面显示帧缓冲器24。在向画面显示帧缓冲器24的图像传送结束了的时刻，图像传送部29清除描绘更新区域管理数据25，并且，将本次的工具描绘图像的区域设定为工具描绘区域管理数据27。
如上所述，根据本实施方式，通过将在画面中显示的图像的生成处理分成针对工件的光线追踪处理和针对工具的光线追踪处理这两个处理，可以仅针对真正需要更新的区域进行光线追踪处理，可以削减运算量。另外，通过如上所述在工件和工具中分别分开光线追踪处理，可以分别进行适合的高效的光线追踪处理。而且，在针对工件的光线追踪处理中，由于使用以前求出的距离深度来省略了单元和光线的不需要的交叉判定处理，所以可以抑制运算量。
另外，在本实施方式中，将切削加工仿真显示装置构成为具备进行针对工件的光线追踪处理的工件描绘更新部26和进行针对工具的光线追踪处理的工具描绘图像生成部28，但也可以是不具备工具描绘图像生成部28而仅对工件的形状变化进行描绘更新的方式。在该情况下，无需进行工具描绘图像的生成处理以及针对工具的描绘区域的图像传送处理，可以进一步抑制运算量。
这样，根据本实施方式的切削加工仿真系统，在以体素模型来表现工件的形状、并在计算机上对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟的切削加工仿真中，可以通过较少的运算量来进行模拟，所以即使在计算能力低的廉价的计算机上也可以实现切削加工仿真。
(产业上的可利用性)
如上所述，本发明适用于以体素模型来表现对象物的形状并在计算机上进行模拟的仿真，特别适用于针对由通过切削加工而创建的工具与工件的相对运动所决定的复杂的加工面，在计算机上对工件的形状变化进行模拟的切削加工仿真。

Claims (12)

1.一种切削加工仿真显示装置，以体素模型来表现工件的形状，并对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，
具备工件描绘更新部，该工件描绘更新部对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分，
所述工件描绘更新部从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
2.一种切削加工仿真显示装置，以体素模型来表现工件的形状，并对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，具备：
工件描绘更新部，对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分；
工具描绘图像生成部，参照由所述工件描绘更新部进行了更新的所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器，针对本次的工具描绘区域，使用光线追踪法来生成工具描绘图像；以及
图像传送部，针对上次的工具描绘区域和本次的工件描绘更新区域，从工件描绘图像缓冲器将部分图像传送到显示帧缓冲器，并且将本次的工具描绘图像传送到显示帧缓冲器。
3.根据权利要求2所述的切削加工仿真显示装置，其特征在于，
所述工件描绘更新部从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
4.根据权利要求2或者3所述的切削加工仿真显示装置，其特征在于，
所述工件描绘更新部进行上次描绘了工具的区域的恢复以及与工件的形状变化部分对应的区域的更新，
所述工具描绘图像生成部进行本次的工具描绘区域的更新。
5.一种切削加工仿真显示方法，以体素模型来表现工件的形状，并在计算机上对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，
包括工件描绘更新工序，在该工件描绘更新工序中，对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分，
在所述工件描绘更新工序中，从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
6.一种切削加工仿真显示方法，以体素模型来表现工件的形状，并在计算机上对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，包括：
工件描绘更新工序，对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分；
工具描绘图像生成工序，参照通过所述工件描绘更新工序进行了更新的所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器，针对本次的工具描绘区域，使用光线追踪法来生成工具描绘图像；以及
图像传送工序，针对上次的工具描绘区域和本次的工件描绘更新区域，从工件描绘图像缓冲器将部分图像传送到显示帧缓冲器，并且将本次的工具描绘图像传送到显示帧缓冲器。
7.根据权利要求6所述的切削加工仿真显示方法，其特征在于，
在所述工件描绘更新工序中，从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
8.根据权利要求6或者7所述的切削加工仿真显示方法，其特征在于，
在所述工件描绘更新工序中，进行上次描绘了工具的区域的恢复以及与工件的形状变化部分对应的区域的更新，
在所述工具描绘图像生成工序中，进行本次的工具描绘区域的更新。
9.一种切削加工仿真显示程序，在计算机上执行，从而以体素模型来表现工件的形状，并对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，
包括工件描绘更新步骤，在该工件描绘更新步骤中，对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分，
在所述工件描绘更新步骤中，从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
10.一种切削加工仿真显示程序，在计算机上执行，从而以体素模型来表现工件的形状，并对切削加工所致的工件的形状变化进行模拟，其特征在于，包括：
工件描绘更新步骤，对保持工件的投影描绘的图像数据以及深度距离数据的工件描绘图像缓冲器以及工件描绘深度缓冲器进行管理，针对与工件的形状变化部分对应的描绘区域，使用光线追踪法，更新所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器的对应部分；
工具描绘图像生成步骤，参照通过所述工件描绘更新步骤进行了更新的所述工件描绘图像缓冲器以及所述工件描绘深度缓冲器，针对本次的工具描绘区域，使用光线追踪法来生成工具描绘图像；以及
图像传送步骤，针对上次的工具描绘区域和本次的工件描绘更新区域，从工件描绘图像缓冲器将部分图像传送到显示帧缓冲器，并且将本次的工具描绘图像传送到显示帧缓冲器。
11.根据权利要求10所述的切削加工仿真显示程序，其特征在于，
在所述工件描绘更新步骤中，从根据更新前的深度距离和光线追踪对象像素坐标而决定的地点开始进行光线追踪。
12.根据权利要求10或者11所述的切削加工仿真显示程序，其特征在于，
在所述工件描绘更新步骤中，进行上次描绘了工具的区域的恢复以及与工件的形状变化部分对应的区域的更新，
在所述工具描绘图像生成步骤中，进行本次的工具描绘区域的更新。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109661621A (zh) * 2016-09-08 2019-04-19 三菱电机株式会社 加工仿真显示装置及加工仿真显示方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5197640B2 (ja) * 2010-01-06 2013-05-15 三菱電機株式会社 加工シミュレーション装置および数値制御装置
US8483858B2 (en) * 2010-03-31 2013-07-09 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for optimizing machining simulation
JP4920775B2 (ja) * 2010-07-08 2012-04-18 株式会社スクウェア・エニックス 画像生成装置及び画像生成プログラム
WO2013085513A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 Intel Corporation Graphics rendering technique for autostereoscopic three dimensional display
JP5892846B2 (ja) * 2012-04-26 2016-03-23 三菱電機株式会社 加工シミュレーション装置及び方法
JP6062533B2 (ja) * 2013-03-29 2017-01-18 株式会社牧野フライス製作所 ワークの加工面評価方法、制御装置および工作機械
US9304508B2 (en) * 2013-04-24 2016-04-05 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for performing undo and redo operations during machining simulation
CN104345691A (zh) * 2013-07-26 2015-02-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 计算装置、物料加工模拟系统及方法
US10943399B2 (en) * 2017-08-28 2021-03-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and methods of physics layer prioritization in virtual environments
WO2020183579A1 (ja) * 2019-03-11 2020-09-17 三菱電機株式会社 加工面性状評価装置および加工面性状評価方法
CN111063015B (zh) * 2019-12-13 2023-07-21 重庆首厚智能科技研究院有限公司 一种高效绘制点位的方法及系统
US11398072B1 (en) * 2019-12-16 2022-07-26 Siemens Healthcare Gmbh Method of obtaining a set of values for a respective set of parameters for use in a physically based path tracing process and a method of rendering using a physically based path tracing process
TWI763233B (zh) * 2021-01-05 2022-05-01 財團法人工業技術研究院 用於自動生成加工製程特徵的處理方法及其系統
CN115618529B (zh) * 2022-11-18 2023-03-21 北京航空航天大学 一种基于刀轨前瞻的动态体素划分方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065901B2 (ja) 1983-12-27 1994-01-19 株式会社東芝 画質改善装置
JP2767865B2 (ja) * 1989-03-10 1998-06-18 トヨタ自動車株式会社 ぼかし面データ自動作成装置
JPH0519837A (ja) 1991-07-10 1993-01-29 Fanuc Ltd 多系統旋盤用ｎｃ装置におけるアニメ描画方式
DE69937607T2 (de) * 1998-03-24 2009-01-29 Metrologic Instruments Inc. Automatisches system und verfahren zum identifizieren und messen von paketen, transportiert durch einen laserabtasttunnnel
JP3571564B2 (ja) 1999-02-15 2004-09-29 独立行政法人 科学技術振興機構 表示方法及び表示プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び表示装置
US6396492B1 (en) * 1999-08-06 2002-05-28 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc Detail-directed hierarchical distance fields
US7133041B2 (en) * 2000-02-25 2006-11-07 The Research Foundation Of State University Of New York Apparatus and method for volume processing and rendering
JP4425430B2 (ja) * 2000-06-12 2010-03-03 株式会社富士通長野システムエンジニアリング 切削加工シミュレーションプログラム、並びに、切削加工シミュレーション装置及び方法
US20020133264A1 (en) * 2001-01-26 2002-09-19 New Jersey Institute Of Technology Virtual reality system for creation of design models and generation of numerically controlled machining trajectories
JP4304122B2 (ja) 2004-05-25 2009-07-29 三菱電機株式会社 電気車制御装置
CN1815393A (zh) * 2005-01-31 2006-08-09 宝元科技股份有限公司 鞋模的数字化量产制造方法
EP2058940B1 (en) * 2006-08-29 2014-03-19 Mitsubishi Electric Corporation Ac motor vector control apparatus
JP4260177B2 (ja) * 2006-09-27 2009-04-30 ザイオソフト株式会社 画像処理方法
JP4545171B2 (ja) * 2007-05-17 2010-09-15 正樹 佐藤 切削加工のシミュレーション方法、切削加工のシミュレーション方法のプログラム、切削加工のシミュレーション方法のプログラムを記録した記録媒体、モデリング方法、モデリング方法のプログラム及びモデリング方法のプログラムを記録した記録媒体
JP5060393B2 (ja) 2008-05-28 2012-10-31 株式会社日立製作所 インバータ制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109661621A (zh) * 2016-09-08 2019-04-19 三菱电机株式会社 加工仿真显示装置及加工仿真显示方法
CN109661621B (zh) * 2016-09-08 2021-08-10 三菱电机株式会社 加工仿真显示装置及加工仿真显示方法

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