CN105144007A

CN105144007A - 在加工仿真期间执行撤销操作和重做操作的系统和方法

Info

Publication number: CN105144007A
Application number: CN201480022776.1A
Authority: CN
Inventors: 阿兰·苏利文; D·康诺贝尔特斯基
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2034-04-07
Also published as: JP2016511449A; US9304508B2; DE112014002120T5; CN105144007B; JP5984175B2; WO2014175085A1; US20140324211A1

Abstract

一种方法使cADF中的单元与在形成工件的复合表面时改变所述单元的类型和所述单元中的距离场的类型的加工指令相关联以产生关联的至少一部分，并且使所述单元中的所述距离场与在形成所述工件的所述复合表面时改变所述距离场的类型的所述加工指令相关联以产生所述关联的至少一部分。响应于接收到用于将所述加工的仿真撤销到所述中间加工指令的命令，使用所述关联识别在通过所述中间加工指令进行所述仿真时形成所述工件的所述复合表面的单元的子集和距离场的子集，并且使用单元和距离场的所述子集来确定所述工件的所述中间表示。

Description

在加工仿真期间执行撤销操作和重做操作的系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及对NC加工进行仿真，并且更具体地涉及执行仿真加工操作的撤销和重做。

背景技术

NC加工

仿真的数控(NC)加工在计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)中是至关重要的。在仿真期间，使用NC加工工具的计算机表示和一组NC加工工具运动对工件的计算机模型加以编辑以仿真加工过程。

能够在仿真期间使工件模型和工具表示可视化以检测零件(诸如工件和工具架)之间的潜在碰撞，并且在仿真之后验证工件的最终形状。

工件的最终形状受工具和工具运动的选择的影响。用于控制这些运动的指令通常是使用计算机辅助制造系统从工件的期望的最终形状的图形表示生成的。所述运动通常使用还被称为预备代码或G代码的数控编程语言来实现，参见以下标准RS274D和DIN66025/ISO6983。

由CAM系统生成的G代码可能不产生所期望的形状的确切复制。另外，NC工具的移动受到用于NC加工的电机支配，电机的速度、运动的范围以及用于加速和减速的能力受到限制，使得实际的工具运动可能不确切地遵循NC机器指令。

工件的实际的最终形状与工件的期望形状之间的差异可能非常小。在一些情形下，这些差异可能在工件的最终形状的表面中导致具有在深度和宽度上大约几微米并且在长度上几十微米的大小的不希望的孔或缺口。

通常，NC加工指令的集合是通过在对期望的零件进行机器加工之前对由较软的不太昂贵的材料制成的测试工件进行机器加工来测试的。如果测试工件的目视检查定位了测试工件中的不希望的差异，则能够相应地修改NC机器指令。

这种人工测试是费时的且昂贵的。用于用机器加工单个测试工件的时间可能是大约数个小时，并且可能在达到NC机器指令的可接受集合之前需要数次重复。因此，期望使用基于计算机的仿真和呈现对这些差异进行测试。

对产生大型和/或负复杂工件所需的加工指令进行仿真是费时的。因此，能够撤销包含缺陷的一组加工指令的仿真效果并且用无缺陷的一组另选的加工指令代替它们可能是有用的。此外，能够迅速地撤销到该组加工指令内的任一任意加工指令使能定位应对仿真缺陷负责的加工指令。因此，可以期望具有撤销仿真加工操作的能力。

常规解决方案仅提供了顺序的撤销/重做操作，即，每次根据需要任意重复一个变化或操作。然而，加工的仿真可包括几百万个操作，并且按顺序的撤销/重做操作可能是缓慢的且效率低的。例如，美国2010/0050188中描述的方法存储表示的起始点和对表示的改变的历史。为了撤销回到特定步骤，重新载入起始点并且重新应用历史中的步骤直到达到了期望的步骤为止。该解决方案不适合于大型加工仿真程序，因为它导致需要存储的许多文件。并且，该方法仅提供连续的即顺序的撤销操作。

因此，期望提供对物体的加工的仿真的迅速撤销/重做操作。使撤销/重做操作变快允许加工的各个阶段的独立分析。

发明内容

本发明的一些实施方式的目标是提供一种利用用于加工的仿真器来执行撤销/重做操作的方法。一些实施方式的目的还提供一种适合于确定工件的中间表示的方法，该中间表示与来自加工指令的集合的中间指令相对应，所述加工指令对由复合自适应距离场(cADF)表示的工件的加工进行仿真。

本发明的各种实施方式基于以下来实现，即，如果用于对工件的加工进行仿真的中间加工指令在按照所述中间加工指令对加工进行仿真时与复合表面相关联，则可以使用关联的复合表面来恢复与所述中间指令相对应的工件的中间表示，这减少或避免了将仿真的效果逐次地倒回到所述中间加工指令的必要性。

因此，本发明的一些实施方式使仿真的表示的各个几何要素与在形成工件的复合表面时改变几何要素的类型的加工指令相关联以产生关联的至少一部分。所述关联被用来响应于接收到用于将加工的仿真撤销回到中间加工指令的命令来识别在按照所述中间加工指令进行仿真时形成工件的复合表面的几何要素的子集。

本发明的各种实施方式使用加工工件的不同类型的表示。例如，本发明的一些实施方式是在加工的工件的特定表示(即，复合自适应采样距离场(cADF)表示)的背景下描述的。所述特定表示允许修改所述关联以使能快速确定形成复合表面的几何要素。

因此，本发明的一个实施方式公开了一种用于确定工件的中间表示的方法，该中间表示与加工指令的集合中的中间指令相对应，所述加工指令对由复合自适应距离场(cADF)表示的工件的加工进行仿真。该方法包括：使所述cADF中的单元与在形成所述工件的复合表面时改变所述单元的类型或所述单元中的距离场的类型的加工指令相关联，以产生关联的至少一部分；使所述单元中的所述距离场与在形成所述工件的所述复合表面时改变所述距离场的类型的加工指令相关联，以产生所述关联的至少一部分；利用所述关联并且响应于接收到用于将所述加工的仿真撤销回到所述中间加工指令的命令，识别在按照所述中间加工指令进行所述仿真时形成所述工件的所述复合表面的单元的子集和距离场的子集；以及利用单元的所述子集和距离场的所述子集来确定所述工件的所述中间表示。该方法的步骤由处理器执行。

另一实施方式公开了一种用于确定工件的中间表示的方法，该中间表示与来自加工指令的集合的中间指令相对应，所述加工指令对工件的加工进行仿真。该方法包括：使各个几何要素与在形成所述工件的复合表面时改变几何要素的类型的所述加工指令相关联，以产生关联的至少一部分，使得所述几何要素至少与使所述几何要素开始形成所述工件的所述复合表面的一部分的加工指令以及使所述几何要素停止形成所述工件的所述复合表面的所述部分的加工指令中的一个或组合相关联；利用所述关联并且响应于接收到用于将所述加工的仿真撤销回到所述中间加工指令的命令，识别在按照所述中间加工指令进行所述仿真时形成所述工件的所述复合表面的几何要素的子集；以及利用几何要素的所述子集来确定所述工件的所述中间表示。该方法的步骤由处理器执行。

又一个实施方式公开了一种数控(NC)加工仿真系统，该NC加工仿真系统包括：存储器，其存储工件的计算机辅助设计(CAD)模型；NC加工控制台，其用于确定加工指令的集合；处理器，其用于根据所述加工指令对所述工件的加工进行仿真，其中，所述处理器使各个几何要素与在形成所述工件的复合表面时改变几何要素的类型的所述加工指令相关联以产生关联；以及显示装置，其中，所述处理器被配置成基于所述关联来呈现与中间加工指令相对应的经加工的工件的中间表示。

附图说明

图1是根据本发明实施方式的NC加工机器以及用于仿真NC加工的系统和方法的流程图；

图2A是用于加工的典型工具以及通过沿着路径移动这样的工具制成的工件的典型编辑的图；

图2B是通过沿着弯曲路径扫描2D形状而确定的扫描容积的简图；

图3A是工具的直线路径的简图；

图3B是工具的圆弧路径的图，其中工具轴沿着所述路径改变；

图3C是工具的曲线路径的简图；

图4是根据本发明实施方式的使用G代码或NC机器指令的集合来利用工具形状仿真工件的加工的方法的流程图；

图5是复合ADF的简图；

图6A是根据本发明一个实施方式的确定工件的中间表示的方法的框图；

图6B是本发明一个实施方式的二维例示；

图6C是根据本发明一个实施方式的确定由复合自适应距离场表示的工件的中间表示的方法的框图；

图6D是由本发明的一些实施方式使用的关联的示例；

图7A是根据本发明一个实施方式的呈现工件的中间表示的方法的流程图；

图7B是根据本发明一个实施方式的确定形成工件的中间表示的复合表面的单元的子集和距离场的子集的方法的流程图；

图8A是例示了根据本发明一个实施方式的针对中间加工指令T的永久撤销的流程图；以及

图8B是根据本发明一个实施方式的实现图8A的方法的一些原理的方法的流程图。

具体实施方式

系统和方法概述

图1示出了NC加工系统100以及数控(NC)加工仿真系统150。在NC加工系统100中，计算机辅助设计(CAD)模型102被输入到计算机辅助制造(CAM)系统104，CAM系统104生成用于控制NC加工机器的G代码106。在NC加工期间，G代码被输入到NC加工控制台108，NC加工控制台108处理各个G代码以产生对应的NC机器指令110的集合。NC机器指令被输入到NC控制器112中，NC控制器112产生一组电机控制信号114以相对于工件118移动工具116以便对工件机器加工。

仿真系统150能够将计算机辅助制造系统104生成的G代码106或NC控制台108生成的NC机器指令110作为输入。对仿真系统的输入由处理器152访问，处理器152对工件的加工进行仿真，并且输出可存储在存储器156中的仿真模型154。处理器152可宣染存储的仿真模型154以呈现可输出到显示装置160的图像158。显示的图像162可以与计算机辅助设计模型102相比较以在执行工件的实际NC加工之前验证G代码106或NC机械指令110。

工具

图2A示出了在NC加工中使用的一组典型的工具形状202、204、206和208。当相对于工件210移动工具时，所述工具从工件切削出材料。这里，工具202、工具204、工具206和工具208从工件去除与表面212、表面214、表面216和表面218对应的材料。由各个工具去除的材料的形状由工具形状的形状和相对于工件的工具路径来确定。被去除材料的形状是当工具沿路径移动时工件和工具的扫描容积的相交。

尽管本文中集中于NC加工仿真，但是扫描容积在科学、工程以及包括CAD的计算机图形、自由形式设计、实体建模、机器人学、制造自动化和可视化的许多领域中具有应用。

扫描容积

在加工期间，工具根据规定的工具运动(本文中称为工具路径)相对于工件移动，其中工具路径能够包含关于工具相对于工件的相对位置、定向和其它形状数据的信息。

随着工具沿着工具路径移动，工具刻出“扫描容积”。在加工期间，随着工具沿着工具路径移动，工件的与扫描容积相交的一部分被去除。所述去除能够在处理器中作为构造实体几何(CSG)差分运算进行建模，在所述CSG差分操作中，工件的所述部分是使用从工件减去扫描容积的CSG运算从工件去除的。

图2B示出了沿着路径252移动的形状250的扫描容积260。路径252将形状250的特定点的位置规定为时间的函数。路径可将形状的定向256、定向257和定向258规定为时间的函数。路径还可将形状的比例(scale)或形状的任意变换指定为时间的函数。在图2B中，形状250的原始位置、定向和几何形状随着它沿着路径移动而变换为形状254的最终位置、定向和几何形状。

工具路径

能够以许多形式规定工具相对于工件的路径。

图3A示出了工具302沿着直线304移动的直线路径。

图3B示出了圆弧路径，其中工具302的末梢310沿着圆弧312移动并且工具的原始轴方向324在该路径的尽头被变换为最终的轴方向316。

图3C示出了弯曲路径，其中工具302的末梢310沿着曲线320移动。

其它可能的路径形式包括将工具定位在一点处、沿着被称为多段线的一系列线移动工具、沿着螺旋或螺旋状曲线移动工具、沿着多项式曲线(诸如二次贝塞尔曲线或三次贝塞尔曲线，或被称为分段多项式曲线的一系列多项式曲线等)来移动工具。可考虑能够被仿真的任何形式的路径，包括由过程定义的路径，诸如受工件的形状或材料组分影响的路径。

加工仿真

图4示出了使用仿真处理器400利用工具形状来仿真工件的加工、将已铣工件的表示存储在存储器440中并且使用呈现处理器460将已铣工件的表示呈现到显示装置480的方法。

工件形状以及从距离场的集合重建复合距离场的方法404被用来生成可被存储在存储器440中的复合自适应采样距离场(cADF)444。工件形状由包括几何要素的集合的工件几何形状402规定。

工件几何形状的各个几何要素被转换为规定了几何要素距离场的集合的距离场表示。各个几何要素距离场可被表示为分析距离函数、隐式距离函数、规则采样距离场、ADF、距离函数的合成或过程等中的一个。

cADF被作为八叉树存储在存储器中，所述八叉树是从包住工件形状的边界框的根单元开始按照自上而下方式生成的。工件几何形状402中的各个特定几何要素的距离场表示被用来编辑复合ADF的距离场受特定几何要素影响的叶单元。

图5是包括布置在八叉树中的单元(例如，501、502和503)的空间层级的cADF500的2D简图，其中各个单元表示工件的容积的部分以及边界被指示的几何要素距离场。在此示例中，几何距离场504至507的边界是定义了初始工件的边界的平面。几何要素距离场508至510是表示球端铣刀工具206的扫描的三个几何要素的边界。cADF中的各个单元都与表示原始工件的几何要素距离场的集合的子集和加工工具的扫描容积相关联。例如，与单元511相关联的几何要素距离场的集合的子集包括在单元511内一起确定cADF表面的几何要素距离场504、几何要素距离场508和几何要素距离场509。还与单元相关联的是用于组合几何要素距离场的集合的子集以重建工件的复合距离场的过程重建方法，诸如布尔差分。复合表面被定义为由几何要素距离场的边界的块(patch)构成的仿真工件的边界。

本发明的一些实施方式是在加工的工件的特定表示：cADF表示的背景下描述的。在cADF表示中，加工仿真的容积被分割成不定大小的子容积(被称为单元)。在一个实施方式中，单元在形状上是相对于最大容积具有为2的幂的归一化大小(即，1/2、1/4、1/64等)的立方体。单元可具有四种类型：在工件的边界外部(外部单元)、在工件的边界内部(内部单元)、单元能够包含工件的边界(边界单元)或单元能够包含其它较小单元(中间单元)，其中，这些较小单元中的一些包括工件的边界。

在各个边界单元内，经加工的工件的边界由距离场的布尔差分表示。距离场通过使得能够针对空间中的任何点p计算到容积的边界的最短或欧几里得距离D(p)来隐式地定义容积的边界。距离场具有零值的点的合集对应于由距离函数定义的容积的边界。距离场通常返回带符号的距离值，其中距离值的符号标识了所述点是在容积的边界里面(正值)还是在外面(负值)。

诸如可能在加工仿真中使用的复边界(complexboundary)可通过距离场的集合的布尔求交(Booleanintersection)来表示。布尔求交意味着只有当全部距离场在点p处的值为正时点p才在复边界内部。类似地，如果一个或更多个距离场在点p处的值为零并且剩余距离场在点p处的值是正的，则点p仅在复边界上。经加工的工件的复边界由距离场的集合的边界的交集组成，并且被称作复合边界。

经加工的工件的cADF表示中的各个距离场对应于对于加工程序中的单个步骤来说在加工工具的扫描内部的容积。与扫描切削工具相关联的距离场的符号被求反，这是因为切削工具从工件去除材料，其效果是保证了工具的扫描容积的内部在工件外面。

在加工仿真期间，cADF表示的要素(即，单元的集合和在单元的集合内的距离场的集合)在加工程序被应用时在它们的类型或状态方面经历改变。例如，单元最初在工件的边界的内部，但是可能在加工程序中的不同步骤中转变以成为边界单元、中间单元或外部单元。同样，单元内的距离场在加工程序中的某个步骤中成为复合边界的一部分，并且然后后期加工程序步骤可以更深地切入工件，使得距离函数不再对复合边界起作用。

记录撤销信息

本发明的各种实施方式基于以下实现，即，如果用于对工件的加工进行仿真的中间加工指令在按照中间加工指令来仿真加工时与复合表面相关联，则能够利用所关联的复合表面来恢复与中间指令对应的工件的中间表示，这减少或避免将仿真的效果顺序地倒回到中间加工指令的必要性。

因此，本发明的一些实施方式使各个几何要素与在形成工件的复合表面时改变几何要素的类型的加工指令相关联，以产生关联的至少一部分。所述关联被用来响应于接收到用于将加工的仿真撤销到中间加工指令的命令，识别在按照中间加工指令进行仿真时形成工件的复合表面的几何要素的子集。

图6A示出了根据本发明一个实施方式的确定与来自对工件的加工进行仿真的加工指令615的集合的中间指令相对应的工件的中间表示的方法的框图。能够使用处理器来实现该方法的步骤。

各个几何要素与在形成工件的复合表面时改变几何要素的类型的来自集合的加工指令615相关联620，以产生关联625的至少一部分。例如，几何要素与使该几何要素开始形成工件的复合表面的一部分的加工指令相关联。类似地，几何要素与使该几何要素停止形成工件的复合表面的所述部分的加工指令相关联。

响应于接收到用于将加工的仿真撤销回到中间加工指令的命令，该方法使用关联625来识别630在按照中间加工指令进行仿真时形成工件的复合表面的几何要素的子集635。工件的中间表示是使用几何要素的子集来确定640的。

各种实施方式使能针对仿真的各个阶段实现迅速且独立的撤销/重做操作。有利地，在不更改经加工的工件的最终表示的情况下，工件的中间表示的呈现是可能的。

本发明的各种实施方式使用经加工的工件的不同类型的表示。例如，本发明的一些实施方式是在加工的工件的特定表示(即，cADF表示)的背景下描述的。该特定表示允许修改所述关联以使能迅速确定形成复合表面的几何要素。

图6B示出了本发明一个实施方式的二维例示。cADF600包括布置在八叉树中的单元(例如，601、602和603)的空间层级，其中各个单元表示工件的容积的部分。平坦的几何要素604、605、606和607的边界形成初始工件608的复合边界。初始工件已依次经受了通过几何要素609、几何要素610和几何要素611的仿真加工。

出于例示本发明的实施方式的目的，形成初始工件的复合边界的四个几何要素604、605、606和607分别在加工指令1、加工指令2、加工指令3和加工指令4成为复合边界的一部分，而几何要素609、几何要素610和几何要素611分别在加工指令5、加工指令6和加工指令7成为经加工的工件的复合表面的一部分。

根据一个实施方式，cADF的各个单元与用于撤销仿真加工的附加信息相关联。具体地，cADF中的单元与在形成工件的复合表面时改变单元的类型或单元内的距离场的类型的加工指令相关联，以产生关联的至少一部分。类似地，单元内的距离场还与在形成工件的复合表面时改变距离场的类型的加工指令相关联，以产生所述关联的至少一部分。这种双重关联允许更快速地确定形成复合表面的几何要素。

例如，所述关联可包括表示加工指令的集合的排序的编号。这样的排序减小了关联的大小。这是因为中间加工指令的顺序允许考虑由“较老的”加工指令做出的对复合表面的改变并且忽略由“较年轻的”加工指令做出的改变。

例如，在一个实施方式中，编号包括根据加工指令的仿真的时间戳，使得加工指令的时间戳使该加工指令与在该时间戳处改变类型的单元及距离场相关联。有利地，时间戳提供加工指令的自然顺序。

在一个实施方式中，各个单元与在下文中被称为单元类型时间戳的三个整数的集合相关联，所述集合标识了使单元改变其类型的加工指令。在本发明的一个实施方式中，存在三个单元类型时间戳，分别指示以下项：(1)使单元从内部类型叶单元改变为边界类型叶单元的加工指令，被称为T_CB，(2)使单元从边界类型叶单元改变为中间类型单元的加工指令，被称为T_CI，以及(3)使单元从任何类型单元改变为外部类型叶单元的加工指令，被称为T_CE。

在单元的创建期间，一个实施方式将单元类型时间戳中的每一个预设为指示其值不有效的预设值T_P。例如，如果单元类型时间戳以整数值的形式存储加工指令，则能够使T_P等于被称为INT_MAX的最大可能整数。

在图6B中，单元601直到加工指令1时是内部类型叶单元，在加工指令1时，单元601的类型由于几何要素604的效果而被改变为边界类型。当几何要素610使单元601改变为外部类型时，单元601在加工指令6时经历类型的第二改变。因此，单元601将具有T_CB＝1、T_CI＝T_P和T_CE＝6。同样地，在加工指令6期间，单元603从内部类型改变为边界类型，这是因为几何要素601比几何要素609更深地切入工件中。因此，单元603与T_CB＝6、T_CI＝T_P和T_CE＝T_P相关联。

在一些实施方式中，几何要素(例如，单元内的距离场)还与在形成工件的复合表面时改变距离场的类型的加工指令相关联。例如，在一个实施方式中，各个单元与例如形式为整数的集合的附加信息(下文中称为几何要素时间戳)相关联，所述附加信息与单元内的几何要素中的每一个相关联。

在本发明的一个实施方式中，单元内的各个几何要素存在两个几何要素时间戳。被称作T_SB的第一几何要素时间戳把几何要素成为单元内的复合表面的一部分时的确切的加工指令联系起来，并且被称作T_SE的第二几何要素时间戳把在几何要素不再是单元内的复合边界的一部分时的确切的加工指令联系起来。与单元类型时间戳一样，一个实施方式将几何要素时间戳中的每一个预设为指示此时间戳还不有效的预设值T_P。例如，如果几何要素时间戳以整数值的形式存储加工指令，则能够使T_P变得等于INT_MAX。

然而，与单元类型时间戳不同，在一个实施方式中，T_SB几何要素时间戳不被设定为T_P，这是因为该几何要素时间戳对于给定几何要素而言不存在，直到该几何要素形成单元内的复合边界的一部分为止。

例如，单元601的几何要素时间戳记录了几何要素604、几何要素607和几何要素609分别在加工指令1、加工指令4和加工指令5时成为单元内的复合表面的一部分。因此，几何要素604、单元601与T_SB＝1和T_SE＝T_P相关联。类似地，单元602的时间戳记录了几何要素607、几何要素609和几何要素610分别在加工指令4、加工指令5和加工指令6时成为单元内的复合表面的一部分。附加地，单元602的时间戳记录了当几何要素610比609更深地切入已铣工件的内部时几何要素609在加工指令6时不再成为单元内的复合表面的一部分。因此对于几何要素609，单元602与T_SB＝5和T_SE＝6相关联。对于几何要素607，单元602将具有T_SB＝1和T_SE＝7。对于几何要素610，单元602与T_SB＝6和T_SE＝7相关联。

图6C示出了确定与来自对由cADF表示的工件的加工进行仿真的加工指令的集合的中间指令相对应的工件的中间表示的方法的框图。该方法的步骤由处理器执行。

cADF中的单元与在形成工件的复合表面时改变单元的类型或单元内的距离场的类型的加工指令650相关联655，以产生关联665的至少一部分。另外，单元内的距离场与在形成工件的复合表面时改变距离场的类型的加工指令650相关联660，以产生关联665的至少一部分。关联665能够被存储在存储器中并用于随后确定与中间加工指令相对应的经加工的工件的中间表示。

图6D示出了根据本发明一个实施方式的形式为表690的关联665的示例。在此实施方式中，加工指令由表示指令在加工指令的集合内的顺序的编号来标识，并且所述关联包括时间戳691至695的集合，各个时间戳记录了单元的类型或距离场的类型的特定变化。

例如，时间戳的集合可包括用于记录由编号T_CB标识的用于将单元的类型从内部类型叶单元改变为边界类型叶单元的T_CB加工指令的T_CB时间戳691。时间戳的集合可包括用于记录由编号T_CI标识的用于将单元的类型从边界类型叶单元改变为中间类型单元的T_CI加工指令的T_CI时间戳692。时间戳的集合可包括用于记录由编号T_CE标识的用于将单元的类型改变为外部类型叶单元的T_CE加工指令的T_CE时间戳693。

并且，时间戳的集合可包括用于记录由编号T_SB标识的使由距离场表示的扫描容积开始在单元内形成工件的复合表面的一部分的T_SB加工指令的T_SB时间戳694，以及用于记录由编号T_SE标识的使由距离场表示的扫描容积停止在单元内形成工件的复合表面的所述部分的T_SE加工指令的T_SE时间戳695。关联665的其它表示是可能的。例如，可将时间戳694和时间戳695包括到另一表中以实现单元与距离场之间的多对多关系。

返回参照图6C，当接收到用于将加工的仿真操作撤销回到中间加工指令的命令时，该方法使用关联665来识别670在按照中间加工指令进行仿真时形成工件的复合表面的单元的子集675和距离场的子集677，并且使用单元的子集675和距离场的子集677来确定680工件的中间表示。

呈现经加工的工件的中间表示

存储在所述关联中的撤销信息的可用性的一个优点是用于呈现与任何中间加工指令(即在用在仿真中的最后使用的指令之前的任何指令)相对应的经加工的工件的图像的能力。

图7A示出了用于呈现与中间加工指令T701相对应的cADF700的图像的呈现过程的流程图。第一识别步骤702识别在加工指令T形成包含边界的cADF的单元的集合703的子集呈现cADF单元的图像的过程中的第一识别步骤702通过确定形成cADF的单元的集合的子集来执行，使得这些单元具有T_CB≤T<T_CE，或者包含边界单元，使得T_CI≤T<T_CE。

在包含通过第一识别步骤702确定的边界的单元内，执行704第二识别步骤以识别在加工指令T形成复合表面的边界单元内的几何要素的集合705的子集。用来识别在第二标识步骤704中几何要素是否形成复合边界的一部分的测试将发现单元中的所有几何要素，使得T_SB≤T<T_SE。

在第一识别步骤702中识别了作为边界单元的单元的子集703并且在第二识别步骤704中识别了在各个边界单元内形成复合边界的几何要素的集合705之后，则经加工的工件可当其在加工指令T701出现时通过呈现算法706(例如，光线投射)而呈现为图像707。例如，光线投射可使单元的子集经受从至少一个方向入射到单元的光线的集合并且基于光线与由距离场的子集表示的表面的相交来确定复合表面。

例如，期望呈现在图6B中与加工指令6对应的经加工的工件的图像。在这种情况下，第一识别步骤使用形成cADF的单元的单元类型时间戳来识别在加工指令6时的边界类型单元。例如，单元601在加工指令6时是外部类型单元，这是因为单元601在加工指令6时改变为外部类型单元。然而，单元603是边界类型单元，这是因为它的单元类型时间戳指示在加工指令6时成为边界类型单元的单元603。

第二识别步骤704识别在加工指令6时在单元602中，几何要素607和几何要素610形成复合边界的部分，而几何要素609不形成复合边界的部分。

图7B示出了用于响应于接收到用于将加工的仿真撤销回到由编号T识别的中间加工指令715的命令，确定单元的子集和单元内的距离场的子集的方法的流程图。

与T_CB时间戳中的编号T_CB并且与T_CE时间戳中的编号T_CE相关联的边界类型叶单元的第一子集725被确定720，使得T_CB≤T<T_CE。与T_CI时间戳中的编号T_CI并且与T_CE时间戳中的编号T_CE相关联的边界单元的第二子集735被确定730，使得T_CI≤T<T_CE。单元的子集被形成740为单元的第一子集和第二子集的组合，并且形成复合表面的距离场的子集利用单元的子集内的距离场来确定750。

永久撤销

尽管呈现仿真工件的图像可用于识别引起了仿真加工缺陷的加工指令的集合，但是为了能够应用加工指令的新集合，有必要能够将仿真加工永久地撤销回到特定加工指令。例如，在图6的示例中，如果确定了通过几何要素611的加工指令7是加工缺陷的原因，则有必要永久地撤销加工指令7的效果，并且更通常地撤销任何后续的加工指令，使得仿真工件仅被指令7之前的加工指令修改。

图8A示出了根据一个实施方式的针对中间加工指令T的永久撤销的流程图。从原始cADF800开始，在第一步骤802中，形成cADF800的单元的集合的各个单元将它的单元类型重置以与在加工指令T801时的单元类型匹配。换句话说，如果T<T_CB，则将单元类型设定为内部类型，如果T_CB≤T<T_CI<T_CE，则将单元类型设定为边界类型，如果T_CI<＝T<T_CE，则将单元类型设定为中间类型，以及最后如果T_CE≤＝T，则将单元类型设定为外部类型。

在第二步骤803中，单元类型时间戳被调整如下：如果T<T_CB，则将T_CB、T_CI和T_CE重置为T_P，如果T_CB≤T<T_CI<T_CE，则将T_CI和T_CE重置为T_P，以及如果T_CI≤T<T_CE，则将T_CE重置为T_P。在第三步骤804中，在永久地撤销回到加工指令T的过程中，从其单元类型被改变为内部类型的各个单元中去除所有几何要素，这是因为如果这些单元从未成为边界类型单元，则它们不与任何几何要素相关联。

在第四步骤805中，对于边界类型、中间类型或外部类型的所有单元，单元内的几何要素的集合被修改如下：从单元中去除具有T<T_SB的任何几何要素，并且具有T_SB≤T<T_SE的任何几何要素将T_SE重置为T_P。这四个步骤的最终结果是已回复到与中间加工指令T801对应的状态的cADF806。

图8B示出了根据一个实施方式的实现图8A的方法的一些原理的方法的流程图。与T_CB时间戳中的编号T_CB相关联的单元的第一子集被确定，使得T<T_CB。第一子集中的各个单元的T_CB时间戳、T_CI时间戳和T_CE时间戳的值被重置820，并且来自单元的第一子集的各个单元与单元内的各个距离场解除关联830。

与T_CB时间戳中的编号T_CB相关联、与T_CI时间戳中的编号T_CI相关联并且与T_CE时间戳中的编号T_CE相关联的单元的第二子集被确定840，使得T_CB≤T<T_CI<T_CE并且针对第二子集中的各个单元重置850T_CI时间戳和T_CE时间戳的值。

操作环境

本发明可用许多通用或专用计算系统环境或配置操作。适合于与本发明一起使用的公知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型装置、多处理器或多核系统、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、基于微控制器的系统、网络PC、大型计算机、包括上述系统或装置中的任一个的分布式计算环境等，即，通常为处理器。监视器或其它类型的显示装置160连接至上述系统中的任一个以使得能实现本发明的可视化162。

能够按照许多方式中的任一个实现以上描述的实施方式。例如，实施方式可使用硬件、软件或其组合来实现。当用软件实现时，能够在任何适合的处理器或处理器的合集上执行软件代码，而无论被设置在单个计算机中还是分布在多个计算机当中。这样的处理器可作为集成电路被实现，其中一个或多个处理器在集成电路组件中。但是，可使用电路以任何适合的格式实现处理器。

此外，应该了解，计算机可以许多形式中的任一个加以具体实现，所述形式诸如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机、小型计算机或平板计算机。并且，计算机可具有一个或更多个输入和输出装置。这些装置能够被尤其用来呈现用户界面。这样的计算机可通过一个或更多个网络以任何适合的形式互连，包括作为局域网或广域网，诸如企业网或因特网。这样的网络可基于任何适合的技术并且可根据任何适合的协议操作以及可包括无线网络、有线网络或光纤网络。

并且，本文所概述的各种方法或过程可被编码为软件，所述软件可在采用各种操作系统或平台中的任一个的一个或更多个处理器上执行。附加地，这样的软件可使用许多适合的编程语言和/或编程或脚本工具中的任一个来编写，并且同样可被编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。

术语“程序”或“软件”在本文中在通用意义上用来指代任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集，其能够被采用来将计算机或其它处理器编程为实现如以上所讨论的本发明的各种方面。

计算机可执行指令可具有由一个或更多个计算机或其它装置执行的许多形式，诸如程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例行程序、程序、对象、组件和数据结构等。通常，程序模块的功能性可视需要被组合或分布在各种实施方式中。

并且，本发明的实施方式可被具体实现为方法，其中已提供了示例。作为方法的一部分执行的行为可按照任何适合的方式加以排序。因此，可构造其中按照不同于例示的顺序执行行为的实施方式，即使在例示性实施方式中被示出为顺序行为，这也可包括同时执行一些行为。

在权利要求中用来修改权利要求要素的诸如“第一”、“第二”的有序术语的使用本身不暗示任何优先级、优先顺序或一个权利要求要素优于另一要素的顺序或方法的行为按照其加以执行的时间顺序，而是被仅仅用作区分具有特定名称的一个权利要求要素和具有相同名称(但是针对有序术语的使用)的另一权利要求要素的标签以区分权利要求要素。

工业适用性

本发明的系统和方法适用于许多种领域。

Claims

1.一种用于确定工件的中间表示的方法，该中间表示与加工指令的集合中的中间指令相对应，所述加工指令对由复合自适应距离场(cADF)表示的所述工件的加工进行仿真，该方法包括：

使所述cADF中的单元与在形成所述工件的复合表面时改变所述单元的类型或所述单元中的距离场的类型的加工指令相关联，以产生关联的至少一部分；

使所述单元中的所述距离场与在形成所述工件的所述复合表面时改变所述距离场的类型的所述加工指令相关联，以产生所述关联的至少一部分；

使用所述关联并且响应于接收到用于将所述加工的仿真撤销到所述中间加工指令的命令，识别在通过所述中间加工指令进行所述仿真时形成所述工件的所述复合表面的单元的子集和距离场的子集；以及

使用单元的所述子集和距离场的所述子集来确定所述工件的所述中间表示，其中，该方法的步骤由处理器执行。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述关联包括表示加工指令的所述集合的排序的编号，使得所述编号将所述加工指令与所述单元并且与所述距离场相关联。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述编号包括与所述加工指令的所述仿真对应的时间戳，使得所述加工指令的所述时间戳将所述加工指令与在所述时间戳的时间处改变类型的所述单元及所述距离场相关联。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加工指令由表示所述指令在加工指令的所述集合中的排序的编号来标识，并且其中，所述关联包括时间戳的集合，各个时间戳记录单元的类型或所述距离场的类型的特定变化，并且

其中，时间戳的所述集合包括用于记录由编号T_CB标识的用于将所述单元的类型从内部类型叶单元改变为边界类型叶单元的T_CB加工指令的T_CB时间戳，

其中，时间戳的所述集合包括用于记录由编号T_CI标识的用于将所述单元的类型从边界类型叶单元改变为中间类型单元的T_CI加工指令的T_CI时间戳，

其中，时间戳的所述集合包括用于记录由编号T_CE标识的用于将所述单元的类型改变为外部类型叶单元的T_CE加工指令的T_CE时间戳，

其中，时间戳的所述集合包括用于记录由编号T_SB标识的使由所述距离场表示的扫描容积开始在所述单元内形成所述工件的所述复合表面的一部分的T_SB加工指令的T_SB时间戳，并且

其中，时间戳的所述集合包括用于记录由编号T_SE标识的使由所述距离场表示的所述扫描容积停止在所述单元内形成所述工件的所述复合表面的所述一部分的T_SE加工指令的T_SE时间戳。

5.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括：响应于接收到用于将所述加工的所述仿真撤销到由编号T标识的所述中间加工指令的所述命令：

确定与所述T_CB时间戳中的所述编号T_CB并且与所述T_CE时间戳中的所述编号T_CE相关联的边界类型叶单元的第一子集，使得T_CB≤T<T_CE；

确定与所述T_CI时间戳中的所述编号T_CI并且与所述T_CE时间戳中的所述编号T_CE相关联的边界单元的第二子集，使得T_CI≤T<T_CE；

将单元的所述子集形成为单元的所述第一子集和所述第二子集的组合；以及

使用所述单元的所述子集内的距离场来确定距离场的所述子集。

6.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括：

基于距离场的所述集合来呈现所述工件的所述中间表示。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述呈现包括：

使单元的所述子集经受从至少一个方向入射到所述单元的光线的集合；以及

基于所述光线与由距离场的所述子集表示的表面的相交来确定所述复合表面。

8.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括：响应于接收到将所述工件的表示永久地撤销到由编号T标识的所述中间加工指令的命令：

确定与所述T_CB时间戳中的所述编号T_CB相关联的单元的第一子集，使得T<T_CB；

针对所述第一子集中的各个单元，重置所述T_CB时间戳、所述T_CI时间戳和所述T_CE时间戳的值；

使来自单元的所述第一子集的各个单元与该单元内的各个距离场解除关联；

确定与所述T_CB时间戳中的所述编号T_CB相关联、与所述T_CI时间戳中的所述编号T_CI相关联并且与所述T_CE时间戳中的所述编号T_CE相关联的单元的第二子集，使得T_CB≤T<T_CI<T_CE；以及

针对所述第二子集中的各个单元，重置所述T_CI时间戳和所述T_CE时间戳的值。

9.一种用于确定工件的中间表示的方法，该中间表示与来自加工指令的集合的中间指令相对应，所述加工指令对所述工件的加工进行仿真，该方法包括：

使各个几何要素与在形成所述工件的复合表面时改变几何要素的类型的所述加工指令相关联以产生关联的至少一部分，使得所述几何要素至少与使所述几何要素开始形成所述工件的所述复合表面的一部分的加工指令以及使所述几何要素停止形成所述工件的所述复合表面的所述部分的加工指令中的一个或组合相关联；

使用所述关联并且响应于接收到用于将所述加工的仿真撤销到所述中间加工指令的命令，识别在通过所述中间加工指令进行所述仿真时形成所述工件的所述复合表面的几何要素的子集；以及

使用几何要素的所述子集来确定所述工件的所述中间表示，其中，该方法的步骤由处理器执行。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述关联包括表示在加工指令的所述集合内的顺序的编号，使得加工指令的顺序的编号使所述加工指令与所述几何要素相关联。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述编号包括与所述加工指令的所述仿真相对应的时间戳，使得加工指令的时间戳将所述加工指令与在所述时间戳处改变类型的所述几何要素相关联。

12.一种数控(NC)加工仿真系统，该NC加工仿真系统包括：

存储器，该存储器存储工件的计算机辅助设计(CAD)模型；

NC加工控制台，该NC加工控制台用于确定加工指令的集合；

处理器，该处理器用于根据所述加工指令对所述工件的加工进行仿真，其中，所述处理器将各个几何要素与在形成所述工件的复合表面时改变几何要素的类型的所述加工指令相关联以产生关联；以及

显示装置，

其中，所述处理器被配置成基于所述关联来呈现与中间加工指令相对应的经加工的工件的中间表示。