CN1261964A - 数控装置用加工程序的文件变换装置及存储有为计算机执行文件变换过程的程序的计算机可读式记录媒体 - Google Patents

Abstract

本发明是以含有NURBS插入指令的NC工作机械用加工程序为源文件加以输入、并逐次解析输入的加工程序、同时对NURBS插入指令以外部分不变换,而将NURBS插入指令部分变换为微小线段插入指令或云形线插入指令或不同表现形式的NURBS插入指令的变换装置,根据变换模式设定装置所选择设定的变换模式对NURBS插入指令以外部分不变换,而将NURBS插入指令部分交换成微小线段插入指令或云形线插入指令或不同表现形式的NURBS插入指令来产生目的文件。

Description

数控装置用加工程序的文件变换装置及存储有为计算机   执行文件变换过程的程序的计算机可读式记录媒体

技术领域

本发明涉及数控装置用加工程序的文件变换装置及存储有计算机执行文件变换过程用程序的计算机可读取的记录媒体，特别涉及含有NURBS插入指令的加工程序的文件变换装置及存储有计算机执行文件变换过程用程序的计算机可读取式记录媒体。

背景技术

在数控装置中，作为指定机械移动路径的基本指令，有直线插入指令(linear interpolation command)(G01)及圆弧插入指令(G02，G03)。

而对自由曲线形状的移动路径的指令的行使，以微小线段来近似曲线而作直线插入的来执行指令。而如此之微小线段的直线插入，因为用直线来连结曲线上的点列而进行插入，故因微小线段作近似曲线时的近似精度，在微小线段的分界处则有机械的移动路径会失去其平滑度的情形存在。

因此，有一部分不采用指令点列的直线插入，而采用在获得通过点列而平滑的曲线插入轨迹的样条插入(sline interpolation)，本文中称为云形线插入的方法。

图17(a)、(b)为表示云形线插入情形和指令程序。在描述以程序来指令云形线的G码之后，描述连接通过点的座标值，数控装置则依据通过指令点列的平滑指令路径控制机械的移动。

图17(a)、(b)中，至点P0为止，是以指令码G01的直线插入来移动，而此点以后则依指令码G06.1而形成云形线插入模式，其后持续地依据指令通过点P1、P2…，Pn的座标值，而沿着通过点P1、P2、…，Pn的平滑的曲线来控制机械的移动。

此外，另一部分提倡的技术是不用微小线段来似近曲线形状而是依据直接数学性的曲线定义下指令，其数控装置直接读取该曲线定义按照曲线插入来控制机械的移动路径。而此情形的曲线定义则提倡曲线表现自由度高的NURBS(Non Uniform Rational B-Spline，非均等有理化B云形线)。

图14为表示例示于特开平4-175905号公报中NURBS插入程序产生的指令格式(FORMAT)。该指令格式为以接续于码G70.0的地址M来命令NURBS的阶数，以地址N命令NURBS的控制点数，且以接续于码G70.0的地址K命令非向量，以接续于G70.1的地址X，Y，Z命令各控制点的(X，Y，Z)座标，及以地址W命令各控制点的加权度(weight)。

另外，图15为表示例示于特开平8-305430号公报中NURBS插入程序产生的指令格式。该指令格式则是以接续于码G06.2的地址P命令NURBS的阶数，以地址K命令非向量，以地址X，Y，Z命令控制点的(X，Y，Z)座标，以地址R命令各控制点的加权度。

上述之任一方法，NURBS曲线皆能够通过命令其阶数，各控制点的座标值和加权度及非向量而予以唯一决定。

在具有NURBS插入功能的NC工作机械当中，通过直接读取含有上述格式所描述的NURBS插入指令的程序，按照伺服插入周期以分配控制NURBS曲线上的移动量而能进行NURBS插入。

但是，具有NURBS插入功能的NC工作机械并未普遍化，而即使是具有NURBS插入功能，通常也都是高价格选定。

此外NURBS插入指令本身也没有规格化的格式，是由NC制造商采用独自的格式。

因此，使用含有NURBS插入指令格式所输出的为形状设计的自由度的高低按NURBS而设计的程序进行实际加工时，则存在只能以一部分特定的机械来加工的问题。

而且，以A公司的NURBS插入指令格式所作成的加工程序，存在另外的B公司的NC工作机械无法加工的问题。

本发明鉴于以上问题提出的，其目的在于提供一种文件变换装置和一种记录媒体，该文件变换装置将含有某种格式记录的NURBS插入指令的加工程序变换为一种码体系或一种格式的加工程序，可用于不具备NURBS插入功能但支持直线插入、样条插入的NC工作机器，或可用于支持不同格式的NURBS插入指令的NC工作机器，该记录媒体存储有计算机执行文件变换过程的程序并可由计算机加以读取。

本发明揭示

本发明为以计算机操作、变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，能提供一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，该文件变换装置具有以含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序为源文件而输入、并逐次解析所输入的加工程序、同时对NURBS插入指令以外的部分无变变换、而变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令的变换装置，依据上述变换装置，对NURBS插入指令以外部分无变换，而是变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令，以产生目的文件。

因此，变换含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序的NURBS插入指令成为微小线段插入指令，可取得作为目的文件不含有NURBS插入指令的通用加工程序。

此外，本发明为以计算机操作、变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，提供一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，该文件变换装置具有以含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序作为源文件作输入、并逐次解析所输入的加工程序、同时对NURBS插入命令以外部分无变换、而是变换NURBS插入指令成为云形线插入指令的变换装置，依据所述变换装置，对NURBS插入指令以外部分不变换，而是变换NURBS插入指令成为云形线插入指令，以产生目的文件。

因此，变换含有NURBS插入命令的数控装置用的加工程序的NURBS插入指令成为云形线插入指令，可取得作为目的文件的不含有NURBS插入指令的通用性的加工程序。

此外，本发明提供一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，该文件变换装置在由NURBS插入指令变换至云形线插入指令的当中，通过折线近似处理，使来自NURBS曲线的弦误差在容许值以内而产生点列之后，以产生通过该点列的云形线曲线，评价各通过点间的区间的线段和云形曲线的误差是否在容许值以内，当误差超过容许值时，在该区间内追加通过点而重构点列，并将该重构点列作为云形线插入指令的通过点列。

因此，构筑各通过点间区间的线段和云形线曲线的误差在容许值以内的点列，可取得平滑的云形线曲线。

此外，本发明提供一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，该文件变换装置在由NURBS曲线构成云形线曲线的通过点列的过程当中，当有通过点追加时，从重构点列再度产生通过该点列的云形线曲线，评价各通过点间区间的线段和云形线曲线的误差是否在容许值以内，当误差超过容许值时将在该区间内追加通过点而重构点列的过程，予以重复处理，直到没有新的通过点的追加为止。

因此，构筑各通过点间区间的线段和云形线曲线的误差为容许值以内的点列，可取得涵盖广域的平滑的云形线曲线。

此外，本发明以计算机操作、变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，提供一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，该变换装置具有以含有NURBS插入指令的NC工作机械用的加工程序作为源文件输入、并逐次解析所输入的加工程序、同时对NURBS插入指令以外部分不变换、而变换NURBS插入指令部分为不同表现形式的NURBS插入指令的变换装置，依据前述变换装置，对NURBS插入指令以外部分无变换，而变换NURBS插入指令部分成为不同表现形式的NURBS插入指令，以此产生目的文件。

因此，变换含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序的NURBS插入指令成为不同表现形式的NURBS插入指令，可取得作为目的文件的不同表现形式的NURBS插入指令构成的加工程序。

此外，本发明为以计算机操作、变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，提供一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，该变换装置具有：以含有NURBS插入指令的NC工作机械用的加工程序为源文件输入、依次解析输入的加工程序、同时对NURBS插入指令以外部分无变换、而变换NURBS插入指令部分为微小线段插入指令的变换的变换装置；对NURBS插入指令以外部分无变换、而将NURBS插入指令部分变换成云形线插入指令的变换装置；对NURBS插入指令以外无变换、而变换NURBS插入指令部分成为不同表现形式的NURBS插入指令的变换装置；和选择设定所述3个变换装置中的一个变换装置的变换模式设定装置，根据所述变换模式设定装置所选择设定的变换模式对NURBS插入指令以外部分无变换，而将NURBS插入指令部分变换成为微小线段插入指令或云形线插入指令或不同表现形式的NURBS插入指令，由此产生目的文件。

因此，能利用变换模式设定装置选择设定变换模式，根据选择设定的变换模式将NURBS插入指令部分变换为微小线段插入指令或云形线插入指令，将不含有NURBS插入指令的通用加工程序或NURBS插入指令变换成不同表现形式的NURBS插入指令以作为目的文件，可取得作为目的文件的不同表现形式的NURBS插入指令的加工程序。

此外，本发明可提供一种存储有计算机执行程序的计算机可读取式记录媒体，所述程序包含：将包含NURBS插入指令的数控装置用的加工程序作为源文件输入的过程，逐次解析输入的加工程序、同时对NURBS插入命令以外部分不变换而将NURBS插入指令变换成为微小线段插入指令的变换过程；和将NURBS插入指令以外部分不变换而将NURBS插入指令变换成为微小线段插入指令的数据写入目的文件的过程等。

因此，通过计算机执行存储于记录媒体的程序，将含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序的NURBS插入指令变换成为微小线段插入指令，可取得作为目的文件的不含有NURBS插入指令的通用加工程序。

此外，本发明为可提供一种存储有计算机执行程序的计算机可读取式记录媒体。所述程序包含：将含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序作为源文件输入的过程；逐次解析输入的加工程序、同时对NURBS插入指令以外部分不变换而变换NURBS插入指令成为云形线插入指令的变换过程；和对NURBS插入指令以外部分不变换而将NURBS插入指令变换成为云形线插入指令的数据写入目的文件的过程等。

因此，通过计算机执行存储于记录媒体的程序，将含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序的NURBS插入指令变换成为云形线插入指令，可取得作为目的文件的不含有NURBS插入指令的通用加工程序。

此外，本发明可提供一种存储有计算机执行程序的计算机可读取式记录媒体，所述程序中的变换NURBS插入指令成为云形线插入指令的过程进一步包含：执行曲折线近似使来自NURBS曲线的弦误差在容许值以内而产生点列之后、以产生通过该点列的云形线曲线、且评价各通过点间的区间的线段和云形线曲线的误差是否在容许值以内、当误差超过容许值之际在该区间内追加通过点重构点列、将该重构点列作为云形线插入指令的通过点列的过程。

因此，利用计算机执行存储于记录媒体的程序，可建立有各通过点间的区间的线段和云形线曲线误差在容许值内的点列，从而获得平滑的云形线曲线。

此外，本发明能提供一种计算机可读取的存储媒体，该存储媒体存储有计算机执行的如下程序，即在根据NURBS曲线建立云形线的通过点列的过程中，当有通过点追加之际，从再构成的点列再度产生通过该点列的云形线曲线，且评价各通过点间的区间的线段和3次云形线曲线的误差是否在容许值以内，当误差超过容许值之际，在该区间内追加通过点而再次建立点列，对上述过程予以重复进行直到没有新的通过点要追加为止。

因此，通过计算机执行存储于记录媒体的程序，可建立各通过点间的区间的线段和云形线曲线的误差在容许值内的点列，从而获得涵盖大范围的平滑的云形线曲线。

此外，本发明可提供一种计算机可读取的存储媒体，该媒体存储有计算机执行的包含如下过程的程序，即，将含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序作为源文件输入的过程；和逐次解析输入的加工程序，同时NURBS插入指令部分以外为无变换，变换NURBS插入指令为云形线插入指令的变换过程；NURBS插入指令部分以外为无变换，变换NURBS插入指令部分为不同表现形式的NURBS插入指令的过程；和NURBS插入指令部分以外为无变换，将变换NURBS插入指令成为不同表现形式的NURBS插入指令的数据写入目的文件的过程。

因此，通过计算机执行存储于记录媒体的程序，将含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序的NURBS插入指令变换成为不同表现形式的NURBS插入指令，可取得作为目的文件的不同表现形式的NURBS插入指令的加工程序。

此外，本发明可提供一种计算机可读取的存储媒体，该媒体存储有计算机执行的包含如下过程的程序，即，将含有NURBS插入指令的NC工作机械用的加工程序作为源文件输入的过程；逐次解析输入的加工程序，同时NURBS插入指令部分以外为无变换，NURBS插入指令部分为微小线段插入指令变换的变换过程；NURBS插入指令部分以外为无变换，将NURBS插入指令部分变换成云形线插入指令的变换过程；NURBS插入指令部分以外为无变换，变换NURBS插入指令部分成为不同表现形式的NURBS插入指令的变换过程；选择设定上述3个变换手段中的一个变换手段的变换模式设定过程；和根据前述变换模式设定过程所选择设定的变换模式，NURBS插入指令部分以外为无变换，将NURBS插入指令部分变换成微小线段插入指令或云形线插入指令或不同表现形式的NURBS插入指令的数据写入至目的文件的过程。

因此，通过计算机执行存储于记录媒体的程序，可依据变换模式设定过程来选择设定模式，根据选择设定的变换模式而变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令或云形线插入指令，将不含有NURBS插入指令的一般性加工程序或NURBS插入指令变换成为不同表现形式的NURBS插入指令作为目的文件，可取得作为目的文件的不同表现形式的NURBS插入指令的加工程序。

图面的简单说明

图1为表示本发明文件变换器装置一实施例的构成图。

图2为表示本发明文件变换器装置一实施例的方块图。

图3为表示本发明文件变换器装置中文件变换过程的处理流程图。

图4(a)、(b)为表示曲线曲折的近似形态的说明图。

图5为表示NURBS曲线上的点的表现方法的说明图。

图6为来自NURBS曲线弦误差为容许值以内时取样点的决定方法的说明图。

图7为表示变换NURBS插入指令部分成为微小线段指令时的文本数据的形态的列表图。

图8为表示本发明文件变换器装置所变换NURBS插入指令部分成为云形线插入指令时的云形线曲线的通过点的决定过程的处理流程图。

图9(a)-(c)为表示云形线曲线性质的说明图。

图10为表示在NURBS曲线上取云形线曲线的通过点的情形的说明图。

图11为表示求取云形线曲线和NURBS曲线的最大误差的方法的说明图。

图12(a)-(c)为表示对云形线曲线中一点求取NURBS曲线上点的求取方法的说明图。

图13为表示变换NURBS插入指令部分成为云形线插入指令时的文本数据的形态的列表图。

图14为表示NURBS插入指令之一格式例的列表图。

图15为表示NURBS插入指令之另一格式例的例表图。

图16为表示变换图14的NURBS插入指令成为图15的格式时的文本数据的形态的列表图。

图17(a)、(b)为表示云形线插入的说明图。

本发明的最佳实施例

下面参照附图说明本发明的最佳实施形态，图1为表示本发明数控装置用的加工程序的文件变换器装置之一实施例的构成。

图1中，1为表示个人计算机等的一般性的计算机。在计算机1中安装有操作系统(OS)2。

文件变换器3为计算机1在操作系统2上工作的应用程序，实际上存储于计算机1所能读取的硬盘磁性存储器、软盘磁性存储器、IC存储卡等的外部记录媒体。据此，计算机1是以数控装置用的加工程序的文件变换器装置的角色来工作。

文件变换器3，读取记述有输入对象的加工内容的程序文件(下文称为源文件)4，并变换成为指定码的格式，且输出变换后的文件(下文称为目的文件)5。

源文件4是为含有根据某种格式而记述的NURBS插入指令的加工程序，可由CAD/CAM装置等来作成。

文件变换器3是一种将加工程序即源文件4变换成为不具有NURBS插入功能但支持直线插入、云形线插入的NC工作机械或支持不同格式的NURBS插入指令的NC工作机械所能使用的码系列、格式化加工程序的文件变换器。

文件变换器3逐次解析所输入的源文件(加工程序)4，同时NURBS插入指令部分以外为无变换，且变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令，云形线插入指令或其它格式的NURBS插入指令，从而产生目的文件。

源文件4、目的文件5可由硬盘磁性存储器、软盘磁性存储器、IC存储卡等的外部记录媒体提供。

此处的源文件4、目的文件5未必要一定得存放于计算机1的内部，亦可存放于外部的计算机当中，通过网络等与计算机1呈输入输出的结构。

图2为表示本发明数控装置用加工程序的文件变换器装置的详细构成。

该文件变换器装置具有：将含有NURBS插入指令的NC工作机械用的加工程序作为源文件输入，并逐次解析输入的加工程序，同时NURBS插入指令部分以外为无变换，NURBS插入指令部分作为微小线段插入指令进行变换的微小线段插入变换装置10；NURBS插入指令部分以外为无变换，NURBS插入指令部分变换成云形线插入指令的云形线插入变换装置11；NURBS插入指令部分以外为无变换，变换NURBS插入指令部分成为不同表现形式(格式)的NURBS插入指令的NURBS插入格式变换装置12；和选择设定前述3个变换装置10、11、12当中的一个变换装置的变换模式设定装置13。

云形线插入变换装置11在从NURBS插入指令变换至云形线插入指令的当中，通过曲线近似处理使来自NURBS曲线的弦误差在容许值以内从而产生点列之后，产生通过该点列的云形线曲线，评价各通过点间的区间的线段与云形线曲线的误差是否在容许值以内，当误差超过容许值时则在该区间内追加通过点而再构成点列，并以该再建立的点列为云形线插入指令的通过点列。

云形线插入变换装置11在从NURBS曲线构成云形线曲线的通过点列的过程中，当要追加通过点时，从再构成的点列中再度产生通过该点列的云形线曲线，且评价各通过点间的区间的线段和云形线曲线的误差是否在容许值以内，当误差超过容许值之际，在该区间内追加通过点而再构成点列，对上述过程重复处理直至没有新的通过点追加为止。

变换模式设定装置13，实际上在计算机的变换模式设定画面上，通过输入键盘或滑鼠等的输入装置，由操作者的操作来选择设定某一变换装置。

文件变换器装置，根据变换模式设定装置13所选择设定的变换模式对NURBS插入指令以外部分不变换，而将NURBS插入指令部分变换成微小线段插入指令或云形线插入指令或不同表现形式的NURBS插入指令，并将变换后的数据写入至目的文件5。

另外，文件变换器装置是只要具有上述3个变换装置10、11、12的其中之一亦可，此情形下，变换模式设定装置13可省略。

下面参照图3说明文件变换器3的处理流程。

首先，打开记述有加工内容的程序文件作为源文件，并打开写入有变换文件结果的目的文件5(步骤S101)。此时，目的文件5为空白。

接着，通过变换模式设定装置13来指定变换NURBS插入指令的变换形态(步骤S102)。

此时的变换形态具备如下3种：

(a)变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令。

(b)变换NURBS插入指令成为云形线插入指令。

(c)变换NURBS插入指令成为其他格式的NURBS插入指令。

操作者可选择(a)-(c)中之一。

此处，选择(a)的情形时设定变换后的弦误差ε。选择(b)的情形时设定弦误差ε以及NURBS曲线与变换后的ε的容许误差δ。选择(c)的情形时指定变换后的NURBS格式。

接着，从源文件1读取1块(步骤S103)，当有数据时(步骤S104为是)，检查该块是否为NURBS插入模式(步骤S105)。

若非NURBS插入模式(步骤S105为否)，亦即在G01(直线插入)或G02、G03(圆弧插入)模式或其他NURBS插入以外的模式的情形时，直接将读取的1块写入至目的文件(步骤S106)，并返回至步骤S103再进行下一个块的读取。

与此相反，若为NURBS插入模式(步骤S105为是)，将规定该块中所记述的NURBS曲线的各种数据存储于存储器(步骤S107)。接着从步骤S108返回至步骤S103直到该块构成一根NURBS曲线的最后信息为止，并存储各信息于存储器。

例如，例示于图14所示的源文件，对于N004的块因有G70的记述，故在步骤S105判定为NURBS插入模式。接着在步骤S107中，地址M所示的阶和地址N所示的控制点数的信息存储至存储器。

此后，为NURBS插入模式，在步骤S103、S104、S105、S107、S108→S103的处理环下，依次从N005的块将非向量信息取入存储器，从N006以后的块读取控制点的座标及加权的信息存入存储器。

接着，在预先读取的控制点数目(本例为块N004地址N所示的5个)的控制点的信息的读取时刻，判定为NURBS的最后块(步骤S108为是)。于本例中，因在读取块N007之前的块(X80.0 Y0.0 Z0.0 W1.0)的时刻读取了控制点数份额的数据，故该块被判定为NURBS的最后块。

当判定为NURBS的最后块，接着从存储于存储器的NURBS的信息，进行S102所指定的特定的变换(步骤S109)。

在指定对(a)的微小线段插入指令的变换时，变换NURBS曲线成为微小线段而构成特定的数据。

在指定对(b)的云形线插入指令的变换时，变换NURBS曲线成为云形线曲线的通过点列而构成特定的数据。

在指定对(c)的其NURBS形式的变换时，进行NURBS格式的变换而构成特定的数据。

下文将描述各变换处理中数据构成方法。

接着。将上述所构成的变换结果的数据作为文本数据而写入目的文件(步骤S110)，返回到步骤S103。

经由重复以上的处理，源文件中的NURBS插入以外的块即保持不变，NURBS插入的块则变换成微小线段插入或云形线插入或其他NURBS插入形式的数据，依序地写入至目的文件。

继之，当完成源文件的全部的数据的处理，读取数据为无(步骤S104为否)，则关闭源文件，目的文件而结束全部处理(步骤S111)。

下面，说明各变换处理。

(NURBS至微小线段的变换)

说明有关从NURBS曲线变换成微小线段情形的处理。

本处理即如图4(a)(b)所示NURBS曲线，采取取样点以不超越连接入URBS曲线B上邻接取样点Ps的线段与NURBS曲线的距离(弦误差)d设定的容许误差ε而产生点列。

若将数据存储的NURBS曲线的曲线上的位置向量令为B(t)，则图5B(t)可用下式来表达。其中，t_s≤t≤t_e。

此后，附有底线的标记为向量，和标量作区别。 $B\left(t\right)\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{i,k}\left(t\right)w_1{P}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{i,k}\left(t\right)w_i}---\left(1\right)$

此处的n为控制点数，P_i为控制点的位置向量，W_i为控点的加权数，K为阶数，t为特定范围t_s≤t≤t_e定义域的参数。其中，(1≤i≤n)。其它

N_i，k(t)为B云形线基函数，可作如下递归定义。 $N_{i,k}\left(t\right)=\frac{t-t_i}{t_{i+k-1}-t_i}{N}_{i,k-1}\left(t\right)+\frac{t_{i+k}-t}{t_{i+k}-t_{i+1}}{N}_{i+1,k-1}\left(t\right)---\left(2\right)$

此处，t_i为否(ノット)，即(t₀ t₁ t₂…t_m)为非向量，其个数m+1为控制点数和阶数的和(m+1)＝n+k。另，阶数k的NURBS曲线B(t)的定义域为t_s≤t≤t_e时，对上述非向量而言有t_s≤t_k-1，t_e≤t_m-k的关系。在该NURBS曲线B(t)上取点Bj(＝B(t_i))时，构成弦误差ε以下的如下的点B_j+1亦可如下面所示来取得。

如图6所示，令Δt为参数的微小变化量，

B_ji＝B(t_j+i.Δt)                           (3)

此时，对i＝1，2，3，…k，指向以B_j为始点的B_ji的向量用Q_i来表示，则对Q_i的向Q_k投影的向量Q′_i为

Q′_i＝(Q_i，Q_k)/｜Q₁｜²·Q_i                 (4)

而点P与Q的距离d_ji则为

d_ji＝Q_i-Q_i故，从1开始增加k，来计算上式，在

d_ji＜ε

其中，0＜i＜k的条件下，求得最大的k，则

B_j+1＝B_jk。

因此，若从B₀＝B(t_s)开始，(j＝0)依序求取B_j+1，则能求得与NURBS曲线的弦误差在ε以下的取样点B₀、B₁、…B_N。其中B_N＝B(t_e)。

图7为以如此变换的点列所构成的文本数据，前端的G01为表示直线插入的G码。而如此构成的文件数据则写入目的文件中。

如上所述，通过从本发明文件变换器的NURBS插入指令至微小线段插入指令的变换功能的行使，因可取得加工程序的NURBS插入指令以外为无变换、将NURBS插入指令部分变换成指定的弦误差以内的微小线段指令的加工程序，故能变换含有NURBS插入指令的加工程序而能在无支持NURBS插入的NC工作机械作形状在容许误差以内的加工。

(NURBS→云形线)

下面，参照图8说明从NURBS曲线变换至云形线曲线的点列的处理流程。

令在计算机内部所具有的NURBS曲线的数学表现为B(t)。首先，以和上述(NURBS→微小线段的变换)的过程相同的过程，从曲线B(t)以容许误差ε将曲线近似成微小线段数据(步骤S201)。

在本实施例如图9(a)所示，曲线 B(t)用由B₀、B₁、…B_N所构成的N+1个(本例中为N+1＝10)的通过点表示。

接着，从N+1个通过点产生云形曲线(步骤S202)。

根据公知的曲线理论(例如“形状处理工学(I)”山口富士夫著，日刊工业新闻社刊)，平滑地通过N+1个点B₀、B₁、…B_N的3次云形线曲线上的点P(t)，在图10所示的B_j-1至B_j的区间中，可以下式表示 $P\left(t\right)=\left[t^3{t}^{2}t1\right]\left[\begin{array}{cccc}2& -2& 1& 1\\ -3& 3& -2& -1\\ 0& 0& 1& 0\\ 1& 0& 0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{B}_{j-1}\\ B_j\\ c_j{q}_{j-1}\\ c_j{q}_j\end{array}\right]$

  (j＝2，3…，n)            (6)

此处的q_j为指定点 B _j中的单位切线向量，C_j为 B _j-1至 B _j的距离。另，t为曲线参数(0≤t≤1)。

式(6)中的云形线曲线，必定通过指定点B_j，j＝0，1，2，…，N，但若q_j取得不确当，则在各指定点无法进行连续的2次微分，在各指定点B_j，j＝0，1，2，…N中形成连续的2次微分的条件为 $c_{j+1}{q}_{j-1}+2(c_{j+1}+c_j)q_i+c_j{q}_{j+1}=\frac{3}{c_j{c}_{j+1}}(c_j^2(P_{j+1}-P_j)+{c_{j+1}}^2(P_j-P_{j-1})$

      (j＝1，2，…，N)             (7)

此外，在B₀和B_N的两端点中，以端点的曲率为0而追加如下的条件：

2c₁q₀+c₁q₁＝3(B₁-B₀)                       (8a)

c_Nq_N-1+2c_Nq_N＝3(B_N-B_N-1)                   (8b)

对式(7)、(8a)、(8b)的(N+1)个的联立方程式求解，而求得切线向量 q _j，即可求得全区间的3次云形线曲线。

亦即，在B_j～B_j+1的各区间，令始点为P_s＝B_j，终点为P_e＝B_j+1、始点中的单位切线向量为q_s＝q_j、终点中的切线向量为q_e＝q_j+1、线段的长度为C＝C_j+1、且令

K₀＝P_s                                      (9a)

K₁＝cq_s                                     (9b)

K₂＝3(P_e-P_s)-2cq_s-cq_e                   (9c)

K₃＝2(P_s-P_e)+cq_s+cq_e                    (9d)

则P_j～P_j+1的区间的云形线曲线P(t)为

则P_j～P_j+1的区间的云形线曲线P(t)为

P(t)＝K₃t³+K₂t²+K₁t+K₀                     (10)其中(0≤t≤1≤)。

接着，在j＝0作初始化处理(步骤S203)，且评价云形线的各区间中误差(步骤S204)。

其误差的计算方法为，在B_j～B_j+1的区间对式(10)所表示的曲线P(t)按Δt刻度移动参数t取各点P(t)与线段B_jB_j+1的距离最大值，以此为误差d_j(参照图11)。

另求取对应于云形线曲线上的点P(t)的原来的NURBS曲线上的点B(t′)，可以下面的方法求得。

由于式(10)P(t)＝K₃t³+K₂t²+K₁t+K₀(0≤t≤1)故点P(t)中切线向量V可由

dP(t)/dt＝3K₃t²+2K₂t+K₁                       (11)

轻易求得。

此外，令该区间的云形线曲线的始点P(0)，终点P(1)的NURBS曲线B(t)的参数，分别为t_s、t_e，则对应于P(t)(0≤t≤1≤)的NURBS曲线B(t)上的点的初期值，可为B(t′)(t′＝t_s+t·(t_e-t_s))(参照图12(a))。

接着，取自点P(t)往B(t′)的向量r，求取与r切线向量v的内积(r、v)。

令向量r与切线向量v的夹角为θ，若查验该内积符号，当(r、v)＞0时，

θ＜90°

(r、v)＝0时      θ＝90°

(r、v)＜0时      θ＞90°

故，在(r、v)＞0时，t′-dt′→t′，(r、v)＜0时，则更新成t′-dt′→t′，取B(t′)及向量r，重复处理内积(r、v)的求取。

此处的dt′为NURBS曲线B(t)的参数的微小增量，当t′增加，则角度θ减小，当t′减小则角度θ增加(参照图12(b))，故每当内积(r、v)的符号反相，减半dt′重复处理时，向量r垂直近似于向量v。

因此，在预期的精度下中断重复处理而来求得对应于点P(t)的NURBS曲线上的点B(t′)(参照图12(c))。

接下来的处理为评价误差d_j，是否超过容许误差δ(步骤S205)。当d_j＞δ(步骤S205为是)，则误差超过容许误差而在区间B_j～B_j+1内追加1点曲线上的通过点(步骤S206)。

决定新的通过点的方法，可令原来的NURBS曲线B(t)上的点B_j、B_j+1的参数，分别为tj，tj+1，令参数t′为t′＝t_j+(t_j-1-t_j)/2，作成新通过点B′_j＝B(t′)。或可将参数t′作收敛运算使B_jB′_j＝B′_jB_j+1亦可。

在图9(b)所示的例中，在区间B₄～B₅中，云形线曲线大幅地偏离原先的曲线B(t)，故误差d_j变大，由于d₅＞ε，所以追加新的通过点 B′₄。

此外，若dj≤δ(步骤S205为否)。则跳过步骤S206。

接着检查是否进行了全部区间的平价(步骤S207)，若j＜(N-1)(步骤S207)为否，则更新成j+1→j(步骤S208)，并在步骤S204以后，评价往下区间的误差。

若完成步骤全部区间的评价(步骤S207为是)，则检测是否有新的通过点的追加(步骤S209)，若有追加(步骤S209为是)，则加上这些通过点产生新的通过点列(步骤S210)。此处点数N+1增加了新的通过点数目。

本例则是加上追加的通过点B′₄而产生新的点列B₀、B₁、…B₁₀。图9(c)的B₅、B₆、…B₁₀为分别对应于原来的B′₄(图9(b))、B₅、…B₉(图9(a))。

继之，返回步骤S202，以更新的通过点列再度立即产生云形线曲线。在步骤S204以后重复新产生的云形线曲线的误差的评价。

经如此处理，自通过点列所产生的云形线曲线和原来的曲线的误差若足够小，则不再追加新的通过点，在步骤S209结束处理。

图13为表示经如此处理而变换成的点列所构成的文本数据。前端的G06.1为表示云形线插入的G码，可将此的文件数据写入目的文件。

如以上所述，依据从本发明的文件变换器的NURBS插入指令至云形线插入指令的变换功能的处理，可得加工程序的NURBS插入指令以外为无变换，NURBS插入指令部分变换成指定的容许误差以内的云形线插入指令的加工程序，故能变换含有NURBS插入指令的加工程序而能用支持云形线插入的NC工作机械进行加工，而且具有在云形线插入加工的轨迹和原先的NURBS插入应加工的轨迹之间确保希望误差的效果。

(NURBS→NURBS)

本实施例说明从图14所示的格式的NURBS插入指令变换成图15所示的格式的NURBS插入指令的情形。

在读取图14所示的源文件时，判定为NURBS的最终块的时刻上，存储于内部的NURBS信息为：

阶数M＝4

控制点数N＝5

非向量(10点)

t＝[0.0，0.0，1.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，6.0]

5点的控制点的X，Y，Z座标及加权。

在NURBS曲线由于只要决定了各控制点和(控制点数+阶数+1)个的非向量，即可唯一定义NURBS，故可轻易地将此信息予以展开成为预定的格式的NURBS的形式。

在按图15所示形态指定变换对象的NURBS的格式的情形中，展开成图16所示文本数据，且写入至目的文件。

如上所述，由于使行本发明文件变换器的NURBS插入指令的格式变换功能，则可轻易地将相当于A公司的NURBS格式所产生的加工程序变换成为B公司的NC加工机械的NURBS格式进行加工。

工业上的可应用性

根据本发明提供的数控装置用加工程序的文件变换器装置及存储有文件变换过程的计算机执行程序的计算机可读取式记录媒体，最适宜作为文件变换器，以作成各种NC加工机械用的加工程序。

Claims (12)

1.一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，为在计算机上操作、变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，其特征在于，

具有将含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序作为源文件输入、一面逐次解析所输入的加工程序、一面对NURBS插入指令以外的部分不变换、而变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令的变换装置，依据上述变换装置，对NURBS插入指令以外部分不变换，而是变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令，以产生目的文件。

2.一种数控装置用的加工程序的文件变换器装置，为在计算机上操作、变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，其特征在于，

具有将含有NURBS插入指令的数控装置用的加工程序作为源文件输入、一面逐次解析所输入的加工程序、一面对NURBS插入命令以外部分不变换、而是变换NURBS插入指令成为云形线插入指令的变换装置，依据所述变换装置，对NURBS插入指令以外部分不变换，而是变换NURBS插入指令成为云形线插入指令，以产生目的文件。

3.如权利要求2所述的数控装置用的加工程序的文件变换器装置，其特征在于在从NURBS插入指令变换至云形线插入指令的当中，通过折线近似处理，使来自NURBS曲线的弦误差在容许值以内而产生点列之后，产生通过该点列的云形线曲线，评价各通过点间区间的线段和云形曲线的误差是否在容许值以内，当误差超过容许值时，在该区间内追加通过点而重构点列，并将该重构点列作为云形线插入指令的通过点列。

4.如权利要求3所述的数控装置用的加工程序的文件变换器装置，其特征在于，在从NURBS曲线构成云形线曲线的通过点列的过程当中，当有通过点追加时，从重构点列再度产生通过该点列的云形线曲线，评价各通过点间区间的线段和云形线曲线的误差是否在容许值以内，当误差超过容许值时将在该区间内追加通过点而重构点列，对上述过程予以重复处理直至没有新的通过点的追加为止。

5.一种数控装置用加工程序的文件变换器装置，为在计算机上操作，变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，其特征在于，

具有将含有NURBS插入指令的NC工作机械用的加工程序作为源文件输入、一面逐次解析所输入的加工程序、一面对NURBS插入指令以外部分不变换、而变换NURBS插入指令部分为不同表现形式的NURBS插入指令的变换装置，根据所述变换装置对NURBS插入指令以外部不变换，而将NURBS插入指令部分变换成为不同表现形式的NURBS插入指令，由此产生目的文件

6.一种数控装置用加工程序的文件变换器装置，为在计算机上操作，变换源文件而产生目的文件的文件变换器装置，其特征在于，

具有将含有NURBS插入指令的NC工作机械用的加工程序作为源文件输入、一面逐次解析输入的加工程序、一面对NURBS插入指令部分以外不变换、而将NURBS插入指令部分变换为微小线段插入指令的变换装置；对NURBS插入指令部分以外不变换，而将NURBS插入指令部分变换成云形线插入指令的变换装置；对NURBS插入指令部分以外不变换，而将NURBS插入指令部分变换成为不同表现形式的NURBS插入指令的变换装置；和选择设定上述3个变换手段中的一个变换装置的变换模式设定装置；根据前述变换模式设定过程所选择设定的变换模式，对NURBS插入指令部分以外不变换，而将NURBS插入指令部分变换成微小线段插入指令或云形线插入指令或不同表现形式的NURBS插入指令，以产生目的文件。

7.一种计算机可读取式记录媒体，存储有为计算机执行下述过程的程序，其特征在于，所述过程包含有：将含有NURBS插入指令的数控装置用加工程序作为源文件输入的过程；一面逐次解析所输入的加工程序，一面对NURBS插入指令以外部分不变换，而变换NURBS插入指令成为微小线段插入指令的变换过程，和将对NURBS插入指令以外部分不变换、而变换NURBS插入指令为微小线段插入指令的数据写入目的文件的过程。

8.一种计算机可读取式记录媒体，存储有为计算机执行下述过程的程序，其特征在于，所述过程包含有：将含有NURBS插入指令的数控装置用加工程序作为源文件输入的过程；一面逐次解析所输入的加工程序，一面对NURBS插入指令以外部分不变换，而变换NURBS插入指令为云形线插入指令的变换过程；和将对NURBS插入指令以外部分不变换、而变换NURBS插入指令成为云形线插入指令的数据写入目的文件的过程。

9.如权利要求8所述的计算机可读取式记录媒体，其特征在于，

所述变换NURBS插入指令成为云形线插入指令的过程包括下面的过程，即，利用折线近似使来自NURBS曲线的弦误差在容许值以内而产生点列之后，产生通过该点列的云形线曲线，评价各通过点间区间的线段和云形线曲线的误差是否在容许值以内，当误差超越容许值时则在该区间内追加通过点而再构成点列，而令该再构筑的点列作为云形线插入指令的通过点列。

10.如权利要求9所述的的计算机可读取式记录媒体，其特征在于，

在从NURBS曲线构成云形线曲线的通过点列的过程当中，还包含下面过程，即，当有通过点追加时，从再构成的点列再度产生通过该点列的云形线曲线，评价各通过点间区间的线段和3次云形线曲线的误差是否在容许值以内，当误差超越容许值时在该区间内追加通过点重构成点列，对上述过程予以重复处理直到没有新的通过点追加为止。

11.一种计算机可读取式记录媒体，存储有为计算机执行下面过程的程序，其特征在于，所述过程包含有；将含有NURBS插入指令的数控装置用加工程序作为原始文件输入的过程；一面逐次解析所输入的加工程序，一面对NURBS插入指令以外部分不变换，而变换NURBS插入指令成为云形线插入指令的变换过程；对NURBS插入指令部分以外不变换，而将NURBS插入指令部分变换成为不同表现形式的NURBS插入指令的过程；和将对NURBS插入指令以外部分不变换、将NURBS插入指令变换成为不同表现形式的NURBS插入指令的数据写入目的文件的过程。

12.一种计算机可读取式记录媒体，存储有为计算机执行下面过程的程序，其特征在于，所述过程包含有：将含有NURBS插入指令的NC装置用加工程序作为源文件输入的过程；一面逐次解析所输入的加工程序，一面对NURBS插入指令以外部分不变换，而将NURBS插入指令部分变换成为微小线段插入指令的变换过程；对NURBS插入指令以外部分不变换，而将NURBS插入指令部分变换成为云形线插入指令的变换过程；对NURBS插入指令以外部分不变换，而将NURBS插入指令部分变换成为不同表现形式的NURBS插入指令的变换过程；选择设定前述3个变换装置的其中一个变换装置的变换模式设定过程；和根据前述变换模式设定过程所选择设定的变换模式对NURBS插入指令以外部分不变换，而将NURBS插入指令部分变换成为微小线段插入指令或云形线插入指令或不同表现形式的NURBS插入指令的数据写入目的文件的过程。

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