CN112578736A - 模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模拟装置，该模拟装置存储与来自电动机的反馈数据相关的点的位置的序列数据，即点列数据，该电动机用于驱动机床的轴，从存储的该点列数据中选择对加工面的加工质量影响大的点来作为用于模拟处理的点，基于与选择出的该点相关的数据来进行模拟处理。

Description

模拟装置
技术领域
本发明涉及一种模拟装置，尤其涉及基于来自伺服电动机的反馈数据来进行模拟的模拟装置。
背景技术
在数值控制装置中，根据加工程序计算工具路径来进行加工模拟，从而掌握加工状态、加工形状，并对工具与夹具或工作台、工件等之间的干扰进行检查。但是，即使在关于某个加工程序执行加工模拟从而可确认在加工形状或干扰方面没有问题的情况下，当执行该加工程序来实际进行工件加工时，仍会存在因为驱动轴的加速度和加加速度而导致机床产生振动，因此影响加工面的表面质量的情况。
一方面，以往的加工模拟基于加工程序来计算工具路径，为了更准确地计算加工时间而考虑了各轴的加减速。但是并没有对由加减速、加加减速引起的振动进行模拟。因此，例如当需要进行易于受到机械振动影响的高质量加工时，如果不实际对工件进行加工就无法确认表面质量。
此外，作为通过模拟对加工后的加工面的状态进行确认的一个方法，存在如下技术：如图11所例示，保存来自机械的各轴的反馈数据，使用该保存的数据来生成显示，该显示在进行加工面模拟时能够确认计算机辅助设计数据的位置与反馈数据的位置之间的误差(例如国际公开第2016/174716号等)。
作为进行加工模拟时的一般课题，存在如下课题：当用于模拟的数据增加时，模拟处理中的计算时间、RAM等存储器的使用量增大，直到显示出模拟结果为止花费的时间增加。
例如，为了基于伺服电动机的反馈数据准确地显示机械的振动、轴反转时的反冲等对加工面造成的影响，需要高的采样率，取得的数据点数量非常多。然而，如果数据点数量增加，则模拟处理所需的时间变长，存储器的使用量也增大。因此，如果原封不动地使用作为反馈数据而获得的表示所有加工位置的数据，则难以进行模拟。
发明内容
因此，期待一种根据工具的移动情况、模拟结果的显示情况来调整用于加工模拟的数据量的技术。
本发明一方式的模拟装置在伺服数据的输出部与模拟器的输入部之间具备用于选择加工面评估所需要的数据的数据选择部。数据选择部根据工具的移动情况对用于模拟处理的数据点数量进行削减，由此来解决上述课题。另外，数据选择部根据模拟结果的显示情况对用于模拟处理的数据点数量进行削减。
本发明的模拟装置基于来自电动机的反馈数据执行模拟处理，该电动机用于驱动机床的轴，上述模拟装置具备：点列数据存储部，其用于存储点列数据，该点列数据是与来自上述电动机的反馈数据相关的点的位置的序列数据；数据选择部，其从上述点列数据中选择对加工面的加工质量影响大的点来作为用于模拟处理的点；以及模拟执行部，其基于与上述数据选择部选择出的点相关的数据来进行模拟处理。
上述数据选择部可以在上述点列数据所包含的点中，选择从经过相邻的前后的点的线段离开了预先决定的预定容限长度以上的点，来作为用于模拟处理的点。
上述数据选择部可以在上述点列数据所包含的点中，选择相对于已选择的前一个点的工具姿势，工具姿势变化了预先决定的预定容限角度以上的点，来作为用于模拟处理的点。
上述点列数据存储部可以将取得了上述反馈数据时的针对上述电动机的指令位置与该点列数据关联起来进行存储，此外，上述数据选择部可以在上述点列数据所包含的点中，选择与上述指令位置之间的误差相对于已选择的前一个点的与上述指令位置之间的误差变化了预先决定的预定的第1容限误差变化量以上的点，来作为用于模拟处理的点。
上述点列数据存储部可以将在取得了上述反馈数据时执行的NC数据的序列与该点列数据关联起来进行存储，此外，上述数据选择部可以在上述点列数据所包含的点中，选择与上述NC数据之间的误差相对于已选择的前一个点的与上述NC数据之间的误差变化了预先决定的预定的第2容限误差变化量以上的点，来作为用于模拟处理的点。
上述数据选择部可以具备：第1选择器，其用于选择对加工面的加工质量影响大的点来作为用于模拟处理的点；以及第2选择器，其用于选择所指定的区域中包含的点来作为用于模拟处理的点，此外，上述数据选择部可以基于由上述模拟执行部执行的模拟处理的结果的显示情况，使用上述第1选择器和上述第2选择器中的某一个来选择用于模拟处理的点。
根据本发明的一方式，可保留加工面的图形显示所需要的信息，同时可削减模拟时间以及存储器使用量。
附图说明
图1是一实施方式的模拟装置的概要性硬件结构图。
图2是第1实施方式的模拟装置的概要性功能框图。
图3用于对数据选择部进行的第1选择方法进行说明。
图4用于对数据选择部进行的第2选择方法进行说明。
图5用于对数据选择部进行的第3选择方法进行说明。
图6用于对数据选择部进行的第4选择方法进行说明。
图7是第2实施方式的模拟装置的概要性功能框图。
图8用于对数据选择部进行的指定区域的点的选择方法进行说明。
图9用于对基于视点的对象物显示进行说明。
图10是表示使用第2实施方式的模拟装置的加工条件的改善作业顺序的流程图。
图11对基于现有技术的模拟处理结果的显示进行说明。
具体实施方式
图1是表示本发明一实施方式的模拟装置的主要部分的概要性硬件结构图。
本发明的模拟装置1例如能够作为基于加工程序控制机床的数值控制装置来安装。另外，本发明的模拟装置1也可以作为与控制装置一并设置的个人计算机、经由网络等与控制装置连接的个人计算机、雾计算机、云服务器等来安装。在以下的实施方式中，将本发明的模拟装置1设为经由网络5等与控制机床的数值控制装置4连接的个人计算机。
本实施方式的模拟装置1所具备的CPU11是对模拟装置1进行整体控制的处理器。CPU11经由总线20读出存储在ROM12中的系统程序，并按照该系统程序控制整个模拟装置1。在RAM13中临时存储临时的计算数据、显示数据、以及从外部输入的各种数据等。
非易失性存储器14例如由通过未图示的电池进行支援的存储器、Solid StateDrive(SSD；固态硬盘)等构成，即使模拟装置1的电源被关闭也保持存储状态。在非易失性存储器14中，存储经由输入装置71输入的程序和数据、经由网络5等从数值控制装置4输入的与各电动机的位置和速度相关的数据等。在非易失性存储器14中存储的程序和各种数据可以在执行时/使用时在RAM13中展开。另外，在ROM12中预先写入了公知的解析程序等各种系统程序。
模拟装置1经由接口17与网络5连接。在网络5上连接例如用于控制机床的数值控制装置4、雾计算机、云服务器等计算机，与模拟装置1之间相互进行数据的通信(收发)。
经由接口18向显示装置70输出读入到存储器的各数据、作为程序等的执行结果而得到的数据、模拟处理的结果图像等来进行显示。另外，由键盘、定点设备等构成的输入装置71经由接口19将基于操作者操作的指令、数据等传递给CPU11。
另一方面，数值控制装置4所具备的CPU411是对数值控制装置4进行整体控制的处理器，该数值控制装置经由网络5与模拟装置1连接。CPU411经由总线420读出存储在ROM412中的系统程序，并按照该系统程序控制整个数值控制装置4。在RAM413中临时存储临时的计算数据、显示数据、以及从外部输入的各种数据等。
非易失性存储器414例如由通过电池(未图示)进行支援的存储器、Solid StateDrive(SSD；固态硬盘)等构成，即使数值控制装置4的电源被关闭也保持存储状态。在非易失性存储器414中存储经由接口415从外部设备72读入的程序、经由显示器/MDI单元(未图示)输入的程序、从伺服电动机50所具备的位置速度检测器和安装在主轴电动机62的位置编码器63反馈的各电动机的位置、速度的反馈数据等。在非易失性存储器414中存储的程序、各种数据可以在执行时/使用时在RAM413中展开。另外，在RO4M12中预先写入了公知的解析程序等各种系统程序。
接口415是用于将数值控制装置4的CPU411与USB装置等外部设备72连接的接口。从外部设备72侧读入用于控制机床的程序、各种参数等。另外，能够将在数值控制装置4内编辑的程序、各种参数等经由外部设备72存储在外部存储单元中。可编程逻辑控制器(PLC)416通过内置在数值控制装置4中的顺序程序，经由I/O单元417向机床和该机床的外围设备(例如工具更换装置、机器人等执行器、安装在机床上的传感器等)输出信号来对其进行控制。并且，接收在机床主体配备的操作盘的各种开关、外围设备等的信号，在进行必要的信号处理后传递给CPU411。
数值控制装置4经由接口418与网络5连接。数值控制装置4构成为可经由网络5与模拟装置1之间进行数据的通信(收发)。
用于控制机床所具备的轴的轴控制电路430接收来自CPU411的轴移动指令量，并将轴指令输出给伺服放大器440。伺服放大器440接收该指令来驱动用于使机床所具备的轴移动的伺服电动机50。轴的伺服电动机50内置有位置速度检测器，将来自该位置速度检测器的位置速度反馈信号反馈给轴控制电路430来进行位置速度的反馈控制。此外，关于轴控制电路430、伺服放大器440、伺服电动机50，虽然在图1的硬件结构图中都仅示出了1个，但实际上可以按照成为控制对象的机床所具备的轴的数量来准备。例如，在对具备3个直线轴和2个旋转轴的5轴机床进行控制的情况下，分别准备以下5组轴控制电路430、伺服放大器440及伺服电动机50：(1)用于使工具和工件向X、Y、Z轴方向相对地进行直线移动的轴控制电路430、伺服放大器440及伺服电动机50；(2)用于使工具和工件向A、C轴(或B轴)方向相对地进行旋转移动的轴控制电路430、伺服放大器440及伺服电动机50。
主轴控制电路460接收主轴旋转指令，向主轴放大器461输出主轴速度信号。主轴放大器461接收该主轴速度信号，使机床的主轴电动机62以指令的旋转速度进行旋转以对工具进行旋转驱动。在主轴电动机62连结了位置编码器63，位置编码器63与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲，由CPU411读取该反馈脉冲。
图2通过概要性的框图示出了本发明第1实施方式的模拟装置1所具有的功能以及能够对模拟装置1进行数据输出的数值控制装置4所具有的功能。
关于图2示出的模拟装置1所具有的各模块，通过由图1示出的模拟装置1所具备的CPU11执行系统程序来控制模拟装置1各部的动作来实现。另外，关于图2示出的数值控制装置4所具有的各模块，通过由图1中示出的数值控制装置4所具备的CPU411执行系统程序从而控制数值控制装置4各部的动作来实现。本实施方式的数值控制装置4用于对机床进行控制，该机床通过多个伺服电动机50使工具和工件相对移动，使用通过主轴电动机62进行旋转驱动的工具来加工工件。
本实施方式的数值控制装置4具备解析部470和控制部480。另外，在数值控制装置4的非易失性存储器414中预先存储有控制机床的动作来加工工件的控制用程序490。
解析部470通过由图1中示出的数值控制装置4所具备的CPU411执行从ROM412中读出的系统程序，主要通过进行CPU411使用RAM413和非易失性存储器414进行的运算处理来实现。解析部470读出并解析程序490的程序块，生成各伺服电动机50的移动指令数据和用于指令主轴旋转的主轴指令数据。解析部470基于由程序490的程序块指令的进给指令来生成针对各伺服电动机50的移动指令数据。另外，解析部470基于由程序490的程序块指令的主轴旋转指令来生成主轴指令数据。
控制部480通过由图1中示出的数值控制装置4所具备的CPU411执行从ROM412中读出的系统程序，主要通过进行CPU411使用RAM413和非易失性存储器414进行的运算处理、轴控制电路430和伺服放大器440进行的伺服电动机50的控制处理、以及主轴控制电路460和主轴放大器461进行的主轴电动机62的控制处理来实现。
控制部480基于解析部470生成的移动指令数据和主轴指令数据来驱动伺服电动机50和主轴电动机62。另外，控制部480经由网络5将从各伺服电动机50的位置速度检测器反馈的表示各伺服电动机50的位置的时间序列数据发送给模拟装置1。此时，除了反馈的数据以外，控制部480还可以将与控制部480针对各伺服电动机50的指令位置相关的时间序列数据发送给模拟装置1。另外，除了反馈的数据以外，控制部480还可以将包括程序490中包含的各程序块的执行时机的数据(包含NC数据的执行时机的数据)发送给模拟装置1。
另一方面，本实施方式的模拟装置1具备：数据取得部130、数据选择部140、以及模拟执行部150。另外，在模拟装置1的非易失性存储器14中，作为用于存储点列数据的区域而设置有点列数据存储部210，该点列数据表示工具前端的位置及姿势的序列。
数据取得部130通过由图1中示出的模拟装置1所具备的CPU11执行从ROM12中读出的系统程序，主要通过进行CPU 11使用RAM 13和非易失性存储器14进行的运算处理来实现。数据取得部130基于从数值控制装置4接收到的表示各伺服电动机50的位置的时间序列数据生成点列数据，并将生成的点列数据存储到点列数据存储部210中。
点列数据是将工具前端的位置和姿势的推移按照时间序列排列而成的数据。基于同一时刻从各伺服电动机50反馈的各电动机的位置来生成构成点列数据的表示各个时刻的工具前端的位置和姿势的数据。当从数值控制装置4输入了表示各伺服电动机50的位置的时间序列数据时，本实施方式的数据取得部130将在各时刻取得的各伺服电动机50的位置作为组合，使用预先从数值控制装置4取得或者设定的与工具形状相关的数据(工具长度等)生成与各个时刻的工具前端的位置和姿势相关的数据。然后，将与各个时刻关联起来的工具前端的位置和姿势的数据作为点列数据存储在点列数据存储部210中。此外，在点列数据存储部210中，也可以将与各个时刻的控制部480针对各伺服电动机50的指令位置相关的时间序列数据与点列数据关联起来进行存储。另外，在点列数据存储部210中，也可以将包含NC数据的执行时机的数据与点列数据关联起来进行存储。
数据选择部140通过由图1中示出的模拟装置1所具备的CPU11执行从ROM12中读出的系统程序，主要通过进行CPU 11使用RAM 13和非易失性存储器14进行的运算处理来实现。数据选择部140根据由模拟执行部150执行的模拟处理的结果的显示情况，从存储在点列数据存储部210中的点列数据中选择用于模拟处理的点的数据。
例如，当模拟执行部150对整个加工区域进行模拟时，数据选择部140从点列数据中选择被认为对加工面影响大的点的数据来作为用于模拟处理的数据。
作为被认为对加工面影响大的点数据的选择方法的第1例，考虑基于点数据所表示的工具前端的位置的选择方法。在基于点数据所表示的位置的选择方法中，在点列数据所包含的点中，选择远离以下线段的点来作为用于模拟处理的点的数据，该线段为经过相邻的前后的点的线段。即，按照时间序列顺序确认工具前端的位置的变化，当相邻的3个点的中间点没有收敛在以该3个点的2个端点为基准的容限区域(容许区域)内时，将该点选择为用于模拟处理的点的数据。
图3说明基于点数据所表示的位置的选择方法。
设为在点列数据存储部210中存储有图3(a)例示的点列数据。首先，将点列数据的与最早时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。接着，以被选择的点为基准，一边按照时间序列顺序对点列数据进行确认，一边抽取包含该被选择的点在内的相邻的3个点。然后，用直线连结所抽取的3个点中的2个端点，并将相对于该直线在垂直方向上具有预先设定的预定容限长度2倍的宽度的区域定义为容限区域(图3(b))。当该相邻的3个点的中间点收敛在该容限区域中时，将该点作为不用于模拟处理的点去掉。在去掉了点的情况下，关于除去被去掉的点以外的点列数据，从被选择的点开始一边按照时间序列顺序对点列数据进行确认，一边再次抽取相邻的3个点。然后，与上述同样地定义容限区域，当相邻3个点的中间点没有收敛在该容限区域中时(图3(c))，将该中间点选择为用于模拟处理的点的数据(图3(d))。然后，重新以作为在模拟处理中使用的点的数据而被选择的点为基准，重复进行同样的处理。最后，将点列数据的与最迟时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。
通过进行上述处理，仅将与周围的点相比位置变化大的点的数据选择为用于模拟处理的点的数据。通过使用这样选择出的点的数据来进行模拟，工具位置平缓变化的部分或变化小的部分不会反映在模拟结果的图像中，但是具有预先设定的预定容限以上的变化的部分会反映在模拟结果的图像中。通过采用这样的选择方法，特别是在平面或平缓面多的工件的加工中，可预见大幅削减模拟处理中的计算时间和RAM等存储器的使用量。另外，当想要捕获工件的整个加工区域的趋势时，由于不需要详细描绘平面或平缓面，因此生成的模拟结果的图像可满足操作者的要求。
作为被认为对加工面影响大的点数据的选择方法的第2例，考虑基于点数据所表示的工具姿势的选择方法。在基于点数据所表示的工具姿势的选择方法中，按照时间序列顺序确认工具姿势的变化，当以前一个点的工具姿势作为基准其变化角度未收敛在容限角度(容许角度)内时，将该点选择为用于模拟处理的点的数据。
图4说明基于点数据所表示的工具姿势的选择方法。
设为在点列数据存储部210中存储有图4(a)例示的点列数据。首先，将点列数据的与最早时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。接着，以被选择的点作为基准，从点列数据中抽取与该被选择的点相邻的点。然后，当抽取出的点的工具姿势相对于被选择的点的工具姿势的变化在预先决定的预定容限角度内时，将该抽取出的点作为不用于模拟处理的点而去掉(图4(b))。在去掉了点的情况下，关于除去被去掉的点以外的点列数据，仍将被选择的点作为基准，抽取与该被选择的点相邻的点。然后，当抽取出的点的工具姿势相对于被选择的点的工具姿势的变化在预先决定的预定容限角度以上时(图4(c))，将该抽取出的点选择为用于模拟处理的点的数据(图4(d))。然后，重新以作为在模拟处理中使用的点的数据而被选择的点为基准，重复进行同样的处理。最后，将点列数据的与最迟时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。
通过进行上述处理，仅将在进行工件加工时在切削时与工件接触的工具的位置大幅变化的点的数据选择为用于模拟处理的点的数据。当通过工具侧面等在工具前端点以外进行加工时，即使工具前端点位置没有变化，当与工件接触的工具的位置变化时，加工的加工质量有时出现变化。因此，通过采用这样的选择方法，可从模拟处理的对象中略去与工件接触的工具的位置没有变化的部分，另一方面，与工件接触的工具的位置大幅变化的部分会表现在模拟结果的图像中，因此在捕获整个加工区域的趋势时，能够掌握锥度球头立铣刀(Taper ball end mill)、牛鼻立铣刀(Bull nose end mill)这样的工具形状所影响的部分。
作为被认为对加工面影响大的点数据的选择方法的第3例，考虑基于以下误差的选择方法，该误差为针对伺服电动机50的指令点的位置(控制部480对伺服电动机50的指令位置)所描绘的轨迹(以下记载为指令轨迹)与根据从伺服电动机50反馈的位置而得到的工具前端的实际位置所描绘的轨迹(以下记载为实际轨迹)之间的误差。在基于指令轨迹与实际轨迹的误差(轨迹误差)的选择方法中，当轨迹误差的变化量没有收敛在容限误差变化量(容许误差变化量)以内时，将该点选择为用于模拟处理的点的数据。
图5说明基于指令轨迹与实际轨迹之间的轨迹误差的选择方法。
如图5(a)所例示的那样，设为将点列数据与指令轨迹关联起来存储在点列数据存储部210中。首先，将点列数据中的与最早时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。接着，以该被选择的点作为基准，从点列数据中抽取与该被选择的点相邻的点。然后，当在上述被选择的点的指令轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)与在抽取出的点的指令轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)之间的差(轨迹误差的变化量)在预先决定的第1容限误差变化量以内时，将该抽取出的点作为不用于模拟处理的点而去掉(图5(b))。在去掉了点的情况下，关于除去被去掉的点以外的点列数据，仍将上述被选择的点作为基准，抽取与该被选择的点相邻的点。然后，当在上述被选择的点的指令轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)与在抽取出的点的指令轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)之间的差(轨迹误差的变化量)在上述第1容限误差变化量以上时(图5(c))，将该抽取出的点选择为用于模拟处理的点的数据(图5(d))。然后，重新以作为在模拟处理中使用的点的数据而被选择的点为基准，重复进行同样的处理。最后，将点列数据的与最迟时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。
通过进行上述处理，仅将在进行工件加工时控制部480针对伺服电动机50的指令位置与从伺服电动机50反馈的位置之间的误差大幅变化的点的数据选择为用于模拟处理的点的数据。当轨迹误差稳定地偏差时，加工的加工质量没有发生大的变化，但是当轨迹误差发生预定量以上的变化时，根据该变化量加工的质量发生变化。因此，通过采用这样的选择方法，例如在对电动机施加负载从而使移动产生延迟或者由于干扰而使电动机的位置发生了变动时等，轨迹误差大幅变化的部分会反映在模拟结果的图像中，因此在捕获整个加工区域的趋势时，能够掌握轨迹误差的变动对加工的加工质量产生影响的部分。
作为被认为对加工面影响大的点数据的选择方法的第4例，可以考虑基于以下误差的选择方法，该误差为CAD/CAM数据中包含的工具所描绘的轨迹(NC数据的序列，下面记载为工具轨迹)与根据从伺服电动机50反馈的位置而得到的工具前端的实际位置描绘的轨迹之间的误差。在基于工具轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)的选择方法中，当轨迹误差的变化量没有收敛在容限误差变化量(容许误差变化量)内时，将该点选择为用于模拟处理的点的数据。
图6说明基于工具轨迹与实际轨迹之间的轨迹误差的选择方法。
如图6(a)所例示的那样，设为将点列数据与工具轨迹关联起来存储在点列数据存储部210中。首先，将点列数据中的与最早时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。接着，以该被选择的点作为基准，从点列数据中抽取与该被选择的点相邻的点。然后，当在上述被选择的点的工具轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)与在抽取出的点的工具轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)之间的差(轨迹误差的变化量)在预定的第2容限误差变化量以内时，将该抽取出的点作为不用于模拟处理的点而去掉(图6(b))。在去掉了点的情况下，关于除去被去掉的点以外的点列数据，仍将上述被选择的点作为基准，抽取与该被选择的点相邻的点。然后，当在上述被选择的点的工具轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)与在抽取出的点的工具轨迹与实际轨迹之间的误差(轨迹误差)之间的差(轨迹误差的变化量)在上述第2容限误差变化量以上时(图6(c))，将该抽取出的点选择为用于模拟处理的点的数据(图6(d))。然后，重新以作为在模拟处理中使用的点的数据而被选择的点为基准，重复进行同样的处理。最后，将点列数据的与最迟时刻关联起来的点选择为用于模拟处理的点的数据。
通过进行上述处理，仅将在进行工件加工时由CAD/CAM装置生成的工具轨迹与从伺服电动机50反馈的位置之间的误差发生大幅变化的点的数据选择为用于模拟处理的点的数据。数值控制装置4基于CAD/CAM装置生成的工具轨迹来生成针对伺服电动机50的位置指令。此时，根据数值控制装置4的控制算法，有时对伺服电动机50进行指令使得描绘出与工具轨迹不同的轨迹(内周侧误差等)。因此，通过采用本选择方法，工具按照与CAD/CAM数据所示的工具轨迹不同的轨迹进行了移动的部分反映在模拟结果的图像中，因此在捕获整个加工区域的趋势时，能够掌握由于轨迹误差的变动而对加工的加工质量产生影响的部分。
数据选择部140可以构成为单独使用这样的用于模拟的点数据的选择方法。另外，数据选择部140也可以并行使用多个用于模拟的点数据的选择方法。当并行使用多个点数据的选择方法时，将通过各个选择方法选择的所有点数据用于模拟即可。
模拟执行部150基于由数据选择部140选择出的点数据，对机床的加工动作进行模拟，作为其结果，生成并输出加工时的工具与工件的相对移动路径、加工后的工件的形状等作为普通的模拟处理的结果的数据。在现有技术的模拟处理中，基于从程序490取得的指令来生成工具与工件的相对移动路径，并基于生成的移动路径(以及工具形状等)来生成作为模拟结果的加工后的工件的形状，但是本实施方式的模拟执行部150使用由数据选择部140选择出的点数据。模拟执行部150可以进一步使用预先设定的机床的各参数值和与工件相关的数据等。此外，关于模拟执行部150执行的模拟处理，其它的处理或功能可以适当采用公知的模拟方法。模拟执行部150执行模拟而得到的结果作为图像显示在显示装置70。
本实施方式的上述模拟装置1使用在数值控制装置4中执行程序490时获得的来自伺服电动机50的反馈数据来进行模拟处理。此时，模拟装置1在从伺服电动机50得到的反馈数据中选择被认为对加工面影响大的点数据，并使用选择的点数据进行模拟处理。因此，能够削减模拟处理中的计算时间和RAM等存储器的使用量，同时作为模拟结果能够获得以某种程度可掌握加工面的状态的图像。
图7通过概要性的框图表示了本发明第2实施方式的模拟装置1所具有的功能以及能够对该模拟装置1进行数据输出的数值控制装置4所具有的功能。
图7所示的模拟装置1所具有的各模块通过由图1所示的模拟装置1所具备的CPU11执行系统程序来控制模拟装置1的各部的动作来实现。另外，图7所示的数值控制装置4所具有的各模块通过由图1所示的数值控制装置4所具备的CPU411执行系统程序来控制数值控制装置4的各部的动作来实现。本实施方式的数值控制装置4用于对机床进行控制，该机床通过多个伺服电动机50使工具和工件相对移动，并且使用通过主轴电动机62进行旋转驱动的工具来加工工件。
本实施方式的模拟装置1与第1实施方式的模拟装置1的不同点在于，数据选择部140具备根据模拟结果的显示情况而切换的多个选择器功能。
本实施方式的数据选择部140具备：第1选择器142，其用于当模拟执行部150对整个加工区域进行模拟时进行点列数据的选择；以及第2选择器144，其用于当模拟执行部150对加工区域的一部分详细地进行模拟时进行点列数据的选择。
第1选择器142使用在上述第1实施方式中说明的被认为对加工面影响大的点数据的选择方法中的至少任意一种方法，来执行点列数据的选择处理。第1选择器142适合于生成粗略地显示整个加工区域的状态并且能够以某种程度掌握加工面的状态的模拟结果图像。
另一方面，如图8所示，当在加工区域中指定了部分区域时，第2选择器144选择该指定的部分区域所包含的范围的点列数据。更具体地说，第2选择器144在存储在点列数据存储部210中的点列数据中，将与操作者指定的加工区域中的部分区域发生干扰的点的数据选择为用于模拟的点的数据。第2选择器144因为没有间隔去除作为模拟结果而显示的部分区域中包含的点列数据，因此适合于生成对指定的部分区域详细地进行模拟后的结果图像。
作为用于判定操作者指定的加工区域中的部分区域与点列数据所包含的各个点是否发生干扰的方法，第2选择器144能够采用使用了干扰判定的方法。一般在显示模拟结果图像时，当把显示对象的一部分显示在画面上时，如图9所示，在虚拟空间中设置预定的视点，将从该视点可看到的范围设定为视体。计算包含该视体与显示对象物(加工区域)的交叉范围的Axis Aligned Bounding Box(轴对齐包围盒：AABB)。在这样计算出的AABB与在点列数据中包含的各个点配置的工具的3D模型之间进行干扰判定，将配置了产生干扰的工具的3D模型的点选择为用于模拟的点即可。作为干扰判定的算法，可以根据需要使用公知的GJK算法等一般的算法。
关于对整个加工区域进行模拟还是对加工区域的一部分详细地进行模拟，通过由操作者一边观察显示装置70一边从输入装置71输入显示情况的切换指令来决定。
图10是表示操作者使用本实施方式的模拟装置1设定加工条件的作业流程的流程图。
操作者使数值控制装置4读入所生成的程序490来执行空转(步骤SA01)。数值控制装置4将空转时从伺服电动机50检测出的反馈数据发送到模拟装置1。模拟装置1从接收到的反馈数据中取得点列数据，并存储到点列数据存储部210中(步骤SA02)。接着，操作者从输入装置71进行指令，使得作为最初的模拟对整个加工区域进行模拟。此时，数据选择部140通过第1选择器142执行点列数据的选择。然后，模拟执行部150基于选择出的点列数据对整个加工区域进行模拟处理，并将其结果显示在显示装置70(步骤SA03)。
然后，操作者发出指令，使得在整个加工区域的模拟处理的结果图像中选择加工面疑似出现问题的部分来进行模拟(步骤SA04)。如此，数据选择部140通过第2选择器144执行点列数据的选择。然后，模拟执行部150基于选择出的点列数据对指定的加工区域的一部分进行模拟处理，并将其结果显示在显示装置70(步骤SA05)。
操作者查看使用由第2选择器144选择出的点列数据得到的详细的模拟处理的结果图像，判断是否满足加工要求(步骤SA06)，当存在问题时，调查加工条件的问题点(步骤SA07)，进行加工条件的调整(步骤SA08)。反复进行这样的作业，如果操作者判断为满足加工要求，则结束加工条件的调整作业。
上述实施方式的模拟装置1根据模拟处理结果的显示情况，由数据选择部140切换第1选择器142和第2选择器144来选择点列数据。因此，当对整个加工区域进行模拟处理并进行显示时，去掉可能对加工面产生影响的部分以外的点，此外，当关注部分区域时，对该部分的点执行详细的模拟处理。如此，可以根据目的来调整模拟处理的缜密度，同时适当地减少作为模拟处理对象的点，因此，能够削减模拟处理中的计算时间、RAM等存储器的使用量，同时作为模拟结果能够得到与显示情况相对应的图像。
以上对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施方式的例子，可通过施加适当的变更以各种方式来实施。
在上述实施方式中，数据取得部130基于从伺服电动机50反馈的数据生成点列数据的形式，但是也可以构成为预先由数值控制装置4或其它个人计算机等将反馈数据转换为点列数据的形式，并由数据取得部130来取得。
另外，在上述实施方式中，数据取得部130经由网络5从数值控制装置4取得从伺服电动机50反馈的数据，但是数据取得部130也可以将数值控制装置4取得的反馈数据经由USB存储器或CF存储器等外部设备发送给模拟装置1。
在上述实施方式中，模拟执行部150基于数据选择部140选择出的点列数据执行模拟处理，但除此之外，还可以构成为基于与控制部480针对各伺服电动机50的指令位置有关的时间序列数据进行模拟处理，并将其结果图像与基于点列数据进行的模拟处理的结果图像重叠显示。此时，对于基于与指令位置相关的时间序列数据得到的模拟结果图像与基于点列数据进行的模拟处理的结果图像之间存在差异的部分，用不同颜色加以区别来进行显示，使得能够掌握该差异的大小和方向等。同样地，也可以构成为与基于CAD/CAM数据的工件画面重叠显示。

Claims (6)

1.一种模拟装置，其基于来自电动机的反馈数据执行模拟处理，该电动机用于驱动机床的轴，其特征在于，
上述模拟装置具备：
点列数据存储部，其存储点列数据，该点列数据是与来自上述电动机的反馈数据相关的点的位置的序列数据；
数据选择部，其从上述点列数据中选择对加工面的加工质量影响大的点来作为用于模拟处理的点；以及
模拟执行部，其基于与上述数据选择部选择出的点相关的数据来进行模拟处理。
2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，
上述数据选择部在上述点列数据所包含的点中，选择从经过相邻的前后的点的线段离开了预先决定的预定容限长度以上的点，来作为用于模拟处理的点。
3.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，
上述数据选择部在上述点列数据所包含的点中，选择相对于已选择的前一个点的工具姿势，工具姿势变化了预先决定的预定容限角度以上的点，来作为用于模拟处理的点。
4.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，
上述点列数据存储部将取得了上述反馈数据时的针对上述电动机的指令位置与该点列数据关联起来进行存储，
上述数据选择部在上述点列数据所包含的点中，选择与上述指令位置之间的误差相对于已选择的前一个点的与上述指令位置之间的误差变化了预先决定的预定的第1容限误差变化量以上的点，来作为用于模拟处理的点。
5.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，
上述点列数据存储部将在取得了上述反馈数据时执行的NC数据的序列与该点列数据关联起来进行存储，
上述数据选择部在上述点列数据所包含的点中，选择与上述NC数据之间的误差相对于已选择的前一个点的与上述NC数据之间的误差变化了预先决定的预定的第2容限误差变化量以上的点，来作为用于模拟处理的点。
6.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，
上述数据选择部具备：
第1选择器，其选择对加工面的加工质量影响大的点来作为用于模拟处理的点；以及
第2选择器，其选择所指定的区域中包含的点来作为用于模拟处理的点，
上述数据选择部基于由上述模拟执行部执行的模拟处理的结果的显示情况，使用上述第1选择器和上述第2选择器中的某一个来选择用于模拟处理的点。
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