DE3882315T2

DE3882315T2 - Gerät zur Simulation spannender Bearbeitung.

Info

Publication number: DE3882315T2
Application number: DE88114615T
Authority: DE
Inventors: Tomotoshi Ishida; Kumiko Ito; Yasumasa Kawashima; Shiro Nonaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2008-09-08
Also published as: JPS6479805A; EP0308727A3; JPH0752366B2; EP0308727B1; EP0308727A2; US4956787A; DE3882315D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Abtragungs-Bearbeitungssimulator und insbesondere einen Abtragungs-Bearbeitungssimulator, der in der Lage ist, Daten einer Form oder eines Umrisses als Endergebnis der Bearbeitung anzugeben und Daten einer Form als Zwischenergebnis der Bearbeitung zu behalten.
Ein üblicher Abtragungs-Bearbeitungssimulator ist in Computer Graphics And Image Processing 19 (1982) auf Seiten 120 bis 147 beschrieben worden. In diesem Artikel ist ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Abstands-Daten-Format, genannt "Octtree", bei einem numerisch gesteuerten (NC) Bearbeitungssimulator angewendet wird. Obgleich ein Verfahren zum Berechnen eines Umrisses oder einer Form als Ergebnis einer Bearbeitung beschrieben worden ist, ist die Beibehaltung oder Speicherung des Simulationsergebnisses, insbesondere die Handhabung der Informationen über Zwischenergebnisse der Simulation nicht beschrieben worden.
Außerdem ist ein konventioneller Abtragungs-Bearbeitungssimulator auch auf Seiten 15 bis 20 von ACM Siggraph, 1986, Band 20, Nummer 4, beschrieben worden. In diesem Artikel wird ein Betrieb von Sätzen und eine graphische Darstellung durch die Anwendung eines Datenspeicherverfahrens namens DEXEL erreicht; da jedoch das Ergebnis des Betriebs der Sätze bei dieser Verarbeitung bei jedem Arbeitsbetrieb fortgeschrieben wird, werden die Zwischenergebnisse der Simulation nicht beibehalten.
Nun wird mit Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 20 ein Verarbeitungsablauf beschrieben, der in einem üblichen Abtragungs-Bearbeitungssimulator vor sich geht. Bei der Beschreibung wird angenommen, daß, wenn eine Bearbeitung in in Bearbeitungseinheiten einer Bearbeitungsvorrichtung oder eines Schneidwerkzeugs bewirkt wird, Werkstückabstandsdaten, die dem zu bearbeitenden Gegenstand, der in der j-ten Bearbeitungseinheit zu bearbeiten ist, als Wj-1 dargestellt sind und daß Bearbeitungsabstandsdaten als Tj dargestellt sind.
Als erstes wird in Schritt H20 ein Startwert W&sub0; der Werkstückabstandsdaten zum Werkstückabstandsdaten-Speicher geliefert. Als nächstes, im Schritt H22, werden Bearbeitungsdaten in jede Bearbeitungseinheit eingegeben, um so Bearbeitungsabstandsdaten Tj zu erzeugen. Weiterhin bewirkt der Schritt H25 eine Bearbeitung, um eine Differenz zwischen dem Werkstückabstandsdatum Wj-1 das der vorangehenden Bearbeitung zugeordnet ist, und dem Bearbeitungsabstandsdatum Tj, erzeugt im Schritt H22, zu erhalten und dann wird im Schritt 26 das Ergebnis des Schritts H25 fortgeschrieben, um neue Werkstücksabstandsdaten zu erlangen; danach wird dann das Ergebnis im Schritt H28 am Bildschirm dargestellt.
Im allgemeinen, wenn eine visuelle Überprüfung des Anblicks oder des Zustands eines Bearbeitungsgegenstands einer Abtragungsbearbeitung, die durch einen Abtragungs-Bearbeitungssimulator durchgeführt wurde, vorgenommen wird, ist es erwünscht, wenn die Darstellung am Bildschirm auf einen Fehler der Werkstückabstandsdaten hinweist, die von einer bestimmten Bearbeitungseinheit angesammelt worden sind, um innerhalb kurzer Zeit zu bestimmen, in welcher der Bearbeitungseinheiten, die bis zu diesem Zeitpunkt beschäftigt waren, der Fehler verursacht worden ist, und den Arbeitszustand jeder Bearbeitungseinheit darzustellen. Um ein solches Erfordernis zu erfüllen, ist es natürlich notwendig, daß der sich wandelnde Zustand des Bearbeitungsgegenstandes im Abtragungs-Bearbeitungssimulator fortwährend, sowohl in der Vorwärtsrichtung der Bearbeitung als auch in der Rückwärtsrichtung am Bildschirm dargestellt werden kann; darüber hinaus, daß der Arbeitszustand einer beliebigen Bearbeitungseinheit unmittelbar dargestellt werden kann. Bei den vorstehend beschriebenen üblichen Abtragungs- Bearbeitungssimulatoren wird nur die vorwärts gerichtete Bearbeitung ausgeführt, und daher ist es notwendig, um den Zustand eines Bearbeitungsgegenstands in einer Bearbeitungseinheit i darzustellen, die der gegenwärtigen Bearbeitungseinheit j vorangeht, die ganze Bearbeitung, von der ersten Bearbeitungseinheit bis zur (i-1)-ten Bearbeitungseinheit, nochmals auszuführen. Folglich ist die Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit dem Problem belastet, daß es lange dauert, den Zustand des Bearbeitungsgegenstands bei der Bearbeitungseinheit i wiederzugeben. Als ein einfaches Verfahren dieses Problem zu lösen, ist ein Verfahren in Betracht gezogen worden, mit dem die Werkstückabstandsdaten Wj, die bei jeder Bearbeitungseinheit erhalten worden sind, aufbewahrt werden, um so, wenn notwendig, alle oder einen Teil der Daten am Bildschirm anzuzeigen. In diesem Fall taucht das Problem auf, daß die Speicherkapazität, die für dieses Vorgehen erforderlich ist, beträchtlich erhöht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abtragungs-Bearbeitungssimulator zu schaffen, der in der Lage ist, in geringem Umfang Daten, Werkstückabstandsdaten und Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten in einer beliebigen Bearbeitungseinheit zu speichern und einen Abtragungs-Bearbeitungssimulator mit geringem Datenspeichervermögen zu schaffen, der in der Lage ist, mit großer Geschwindigkeit Werkstückabstandsdaten in einer beliebigen Bearbeitungseinheit am Bildschirm darzustellen und eine Animationsdarstellung des Zustands eines in der Bearbeitung befindlichen Werkstücks in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu liefern.
Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterentwicklungen und vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.
Entsprechend der Erfindung umfaßt ein Sollbearbeitungsprozessor eines Abtragungs-Bearbeitungssimulators zusätzlich zu einem Differenzbetriebsprozessor, ähnlich einem, wie er beim bekannten Stand der Technik verwendet wird, einen Produktbetriebsprozessor und einen Abtragungsabstandsdaten- Speicher, der das Ergebnis einer Produktbearbeitung speichert.
Der Abtragungs-Bearbeitungssimulator enthält nicht nur einen Prozessor zur Berechnung der Differenz zwischen Werkstückabstandsdaten und Bearbeitungsabstandsdaten sondern auch einen Prozessor zur Berechnung einer Differenz zwischen diesen; ferner, die neuesten Werkstückabstandsdaten als Ergebnis der Differenzbildung und die Abtragungsabstandsdaten als Ergebnis der Produktbildung werden in den betreffenden Speichern gespeichert. Das heißt, anstelle einer Operation, um eine große Menge von Werkstückabstandsdaten zu halten, die mit allen Bearbeitungseinheiten verbunden sind, gibt es eine geringe Menge von Daten, die die neuesten Werkstückabstandsdaten enthalten und die Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten jeder Bearbeitungseinheit, die gegenseitig bedingte Abstandsdaten darstellen; woraus folgt, daß der Umfang der gespeicherten Daten verringert ist.
Zusätzlich, da zwei Arten von Daten, wie vorstehend beschrieben, als Bearbeitungsinformationen gespeichert werden, können die Werkstückabstandsdaten einer beliebigen Bearbeitungseinheit mit hoher Geschwindigkeit durch Verwendung der solchermaßen gespeicherten Daten im Bildschirm dargestellt werden; darüber hinaus kann mit großer Geschwindigkeit eine Animationsdarstellung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erzielt werden durch wiederholte Wiedergabe der willkürlich gewählten Bearbeitungseinheit.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen deutlich hervorgehen, bei denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erklärung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 bis 5 Diagramme zur Erläuterung der Bearbeitungsprozesse im Fall eines numerisch gesteuerten Schneidwerkzeug-Simulators zeigen;
Fig. 6 und 7 Diagramme zur Erläuterung der Bearbeitungsprozesse im Fall eines elektrischen Entladungsbearbeitungs-Simulators zeigen;
Fig. 8 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Anordnung von Mitteln zur Speicherung von Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten im Fall der Anwendung einer externen Datei zeigt;
Fig. 9 ein Schaubild ist, das eine Anordnung zur Speicherung von Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten zeigt im Fall der Verwendung eines internen Speichers;
Fig. 10 ein Schaubild zur Erläuterung des Betriebs eines Prozessors zur graphischen Darstellung ist;
Fig. 11 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt im Fall, bei dem das Umriß- Modell durch die Anwendung eines "Octtree" dargestellt wird;
Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt im Fall, daß das Umriß-Modell durch Anwendung der Grenz-Darstellung (B-rep) gebildet ist;
Fig. 13 und 14 Flußdiagramme sind zur Erklärung des Betriebs der Ausführungsbeispiele von Fig. 11 und 12;
Fig. 15 ein Flußdiagramm ist zur Erläuterung des Betriebs des Ausführungsbeispiels nach Fig. 12 für den Fall, daß der Prozessor zur graphischen Darstellung mit einem Z-Pufferspeicher ausgestattet ist;
Fig. 16 ein Blockschaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, bei dem die Zwischenresultate aufbewahrt werden können;
Fig. 17 ein Schaltschema zeigt mit einem Anordnungsbeispiel zur Speicherung von Werkstückabstandsdaten beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 16;
Fig. 18 und 19 Diagramme zeigen zur Erläuterung der Daten bei Bearbeitungsprozessen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 16; und
Fig. 20 ein Flußdiagramm zur Erklärung des Betriebs einer herkömmlichen Vorrichtung ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Anordnungsbeispiel eines Abtragungs-Bearbeitungssimulators als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die Anordnung nach Fig. 1 enthält einen Block 100 für einen Anfangswert der Werkstückabstandsdaten, der Block 101 enthält Betriebsdaten, der Block 11 einen Bearbeitungsabstandsdaten-Generator, der Block 12 einen Sollbearbeitungsprozessor, der Block 131 einen zweiten Speicher zur Speicherung der Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten, der Block 132 einen ersten Speicher zur Speicherung der Werkstückabstandsdaten, der Block 14 einen Prozessor zur graphischen Darstellung und der Block 15 eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der vorstehend genannten Komponenten. Der Sollbearbeitungsprozessor 12 weist einen Produktbearbeitungsprozessor 121 und einen Differenzbearbeitungsprozessor 122 auf.
Ferner sind die hier zu behandelnden Abstandsdaten n-dimensional (n ≥ 2).
Die Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Mit Bezug auf Fig. 2 wird der Ablauf des Betriebs beim Abtragungs-Bearbeitungssimulator des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 beschrieben. Es wird hier vorausgesetzt, daß dann, wenn eine Bearbeitung durch m Bearbeitungseinheiten eines Bearbeitungsgeräts durchgeführt wird, das Werkstückabstandsdatum, das mit einem Bearbeitungsobjekt in der j-ten Bearbeitungseinheit verbunden ist, gleich Wj-1 ist, das Bearbeitungsabstandsdatum entsprechend einer Distanz, durch welche das Bearbeitungsgerät hindurchgeht, durch Tj angegeben ist und das Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdatum, das mit der Abtragung des Bearbeitungsabstands durch das Bearbeitungsgerät Cj ist, wobei j eine Reihenfolgezahl der Bearbeitungseinheit angibt, die dem Bearbeitungsbetrieb j zugeordnet ist.
(1) Zuerst, beim Schritt D20 von Fig. 2 wird ein Wert von W&sub0; der Anfangsdaten 100, die mit dem Werkstückabstand verbunden sind, in den Werkstückabstandsdaten-Speicher 132 eingegeben.
(2) Als nächstes wird im Schritt D21 die Steuerung zur Verarbeitung, die mit jeder Bearbeitungseinheit j verbunden ist, übertragen. Zuerst, im Schritt D22, werden Betriebsdaten der Bearbeitungseinheit j eingegeben, um Bearbeitungsabstandsdaten Tj zu erzeugen.
(3) Danach, im Schritt D23, wird ein Produkt berechnet aus dem Werkstückabstandsdatum Wj-1 und dem Bearbeitungsabstandsdatuin Tj, erzeugt im Schritt D22, und dann wird das Produktergebnis an den Abtragungs-Bearbeitungsabstands- Speicher 131 zur Addition des Datums eingegeben. Zusätzlich zur Verarbeitung im Schritt D23 wird eine Differenz zwischen dem Werkstückabstandsdatum Wj-1 und dem Bearbeitungsabstandsdatuin Tj im Schritt D22 erzeugt, um so das Werkstückabstandsdatum Wj als Ergebnis der gegenwärtigen Bearbeitungseinheit zu bilden.
(4) Weiterhin wird im Schritt D26 der Inhalt der Werkstückabstandsdaten Wj-1 der vorangehenden Bearbeitungseinheit im Werkstückabstandsdaten-Speicher 132 fortgeschrieben zu dem so erzeugten Inhalt Wj. Daraufhin wird der Wert j im Schritt D21 fortgeschrieben und dann wird die Steuerung weitergeleitet zur Verarbeitung, die sich auf die nächste Bearbeitungseinheit bezieht. Wenn die vorstehende Verarbeitung bei allen Bearbeitungseinheiten durchgeführt worden ist, ist der Werkstückabstandsdaten-Speicher 132 im Ergebnis mit dem Schlußbearbeitungsresultat Wm geladen, wohingegen die Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten Cj (j = 1, m) aller Bearbeitungseinheiten im Bearbeitungsabstandsdaten- Speicher 131 angesammelt sind.
(5) Im Schritt D27 wird der Bearbeitungszustand des Werkstücks unter Verwendung der in den zwei Speichern gespeicherten Daten am Bildschirm dargestellt. Wenn ferner ein Schritt D28 zur Anzeige von Wj hinzugefügt wird, so daß dieser dem Schritt D26 folgt, wird auch die Darstellungsverarbeitung zusammen mit dem gesetzten Betrieb ausgeführt.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, bei dem eine numerisch gesteuerte Maschinenbearbeitung durch die Verwendung des Abtragungs-Bearbeitungssimulators nach Fig. 1 simuliert wird. In dieser Situation ist der Werkstückabstand ein Umriß eines Rohmaterials oder eines Werkstücks, die Bearbeitungseinheit entspricht einem numerisch gesteuerten Befehlsblock, ein Bearbeitungsgerät ist eine Werkzeugmaschine und der Bearbeitungsabstand ist einem Werkzeug-Hüllkörper zugeordnet, der einen Abstand aufweist, durch den das Werkzeug hindurchgeht während des 1-Blockbetriebs. Die Fig. 3 zeigt ein Datenbeispiel, das einer gesetzten Betriebsverarbeitung im Apparat des Ausführungsbeispiels zugeordnet ist. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird hier angenommen, daß der Umriß des Bearbeitungsgegenstands zweidimensional ist und die Anzahl der Bearbeitungsmaschinen vier ist.
Mit Bezug auf Fig. 3 wird die Verarbeitung im Apparat des Ausführungsbeispiels beschrieben. In (a) bis (e) der Fig. 3 ist W&sub0; das Verarbeitungsdatum 100 des Werkstückabstands von Fig. 1 und stellt den Anfangswert des Umrisses des Rohmaterials dar. Als nächstes wird die Steuerung zu einem Bearbeitungsbetrieb in Block 1 weitergeleitet. Zuerst wird das Werkzeug-Ortsdatum T&sub1;, erzeugt durch den Bearbeitungsabstandsdaten-Generator 11, und W&sub0; der Produktbildung W&sub0; T&sub1; und der Differenzbildung W&sub0;-T&sub1; im Produktbearbeitungsprozessor 121 bzw. im Differenzbearbeitungsprozessor 122 der Fig. 1 unterzogen. Das Ergebnis der Produktbildung wird dann an den Abtragungs-Bearbeitungsabstand-Speicher 131 geliefert, wohingegen das Ergebnis der Differenzbildung als neuestes Werkstückabstandsdatum an den Werkstückabstandsdaten-Speicher 132 ausgegeben wird. Die Verarbeitung, die mit dem zweiten und den nachfolgenden Blöcken verbunden ist, wird durch wiederholte Ausführung des vorstehenden Betriebs bewerkstelligt. Im Ergebnis werden die Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten von Fig. 4 im Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten-Speicher 131 gespeichert, während das Bearbeitungsendergebnis von Fig. 5 im Werkstückabstandsdaten-Speicher 132 angesammelt wird.
Als nächstes wird er Fall beschrieben, bei dem der Abtragungs-Bearbeitungssimulator bei einer elektrischen ("erosiven") Entladungsbearbeitung angewendet wird. In diesem Fall muß die Bearbeitungseinheit in einer vorausbestimmten festgelegten Periode wirksam gemacht werden und der Bearbeitungsabstand einem Raum entsprechen, der von der Werkzeugelektrode und dem Spalt zwischen der Werkzeugelektrode und dem Rohmaterial, wie in Fig. 6 gezeigt, eingenommen wird. In Fig. 7(a) und 7(b) ist ein Betriebsbeispiel der Simulation der elektrischen Entladungsbearbeitung gezeigt, die vom Zeitpunkt i bis i+1 bewirkt wird. Wenn angenommen wird, daß in Fig. 7(a) der Werkstückbearbeitungsabstand als Ergebnis des Schneidbetriebs des Bearbeitungsabstands Ti zur Zeit i = Wi ist und daß der Bearbeitungsabstand Ti+1 einen Bearbeitungsbetrieb an Wi zur Zeit i+1 bewirkt, wird das Produkt zwischen Wi und Ti+1 als Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdatuin Ci+1 benannt und das neue Werkstückabstandsdatum wird mit Wi+1 dargestellt.
Als nächstes werden zwei Ausführungsbeispiele beschrieben, die dem Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten-Speicher 131 von Fig. 1 zugeordnet sind. Die Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten- Speichers, der ein Datei-Verzeichnis 59 und m Abtragungs- Bearbeitungsabstandsdaten-Dateien 60 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die betreffenden Abtragungs-Abstandsdaten Cj (j = 1, m) durch die Anwendung des Daten-Verzeichnisses 59 gesteuert. Da ein externer Speicher bei diesem Ausführungsbeispiel adoptiert ist, wird bewirkt, daß das System mit einer erhöhten Menge von Daten zurechtkommt, z. B. im Fall, daß eine große Menge von Umrißdaten erzeugt wird.
Zusätzlich zeigt Fig. 9 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten-Speichers 131, der in einem Speicher in einem Computer integriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Fläche 61 einer Tabelle angeordnet zur Steuerung der Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten derart, daß Zeiger zu einer Datenfläche 62, die die betreffenden Umrißdaten darstellt, in der Tabellenfläche 61 angeordnet sind. Obgleich der Umfang an zu verarbeitenden Daten bei diesem Ausführungsbeispiel begrenzt ist, wird der Effekt erzielt, daß auf die Daten mit großer Geschwindigkeit zugegriffen werden kann, wenn die Datenmenge gering ist.
Als nächstes ist in Fig. 10 ein Betriebsbeispiel des Prozessors zur graphischen Darstellung 14 gezeigt, bei dem der bearbeitete Zustand des ersten Blocks noch einmal dargestellt ist unter Verwendung der Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten von Fig. 4 und der Werkstückabstandsdaten von Fig. 5. Die Darstellung kann durch Berechnen der Summe der Sätze zwischen dein Endbearbeitungsergebnis W&sub4; und der Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten C&sub2;, C&sub3; und C&sub4;, die dem ersten und den folgenden Blöcken assoziiert sind, erreicht werden.
Als nächstes wird der Sollbearbeitungsprozessor entsprechend der vorliegenden Erfindung und ein alternatives Ausführungsbeispiel des Prozessors zur graphischen Darstellung beschrieben.
Die Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das ein Anwendungsbeispiel zeigt, das den Sollbearbeitungsprozeß 12 aufweist, bei dem die Umrisse, die mit den Werkstückabstandsdaten und den Bearbeitungsabstandsdaten assoziiert sind, durch die Verwendung eines Octtree-Modells dargestellt sind, und ferner die zwei Speicher 131 und 132 und den Prozessor zur graphischen Darstellung 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Sollbearbeitungsprozessor 12 einen Octtree-Produktbetriebsprozessor 30 und einen Octtree-Differenzbetriebsprozessor 31 auf. Die zwei Datenspeicher 131 und 132 von Fig. 11 sind ein Octtree-Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten-Speicher 32 bzw. ein Octtree-Werkstücksabstandsdaten-Speicher 33 und der Prozessor zur graphischen Darstellung 14 weist einen Octtree-Vereinigungsbetriebsprozessor 34 und einen Octtree-Prozessor 35 zur graphischen Darstellung auf. Nebenbei bemerkt, ist das Octtree-Modell z. B. auf Seiten 129 bis 147 von Computer Graphics And Image Processing 19 (1982) beschrieben worden.
Mit Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 13(a) wird der Fluß der Verarbeitung für den Fall beschrieben, daß die Darstellung in der Vorwärtsrichtung durch den Gebrauch des Prozessors zur graphischen Darstellung ausgeführt wird.
(1) Zuerst wird j = 1 im Schritt E40 gesetzt und dann im Schritt E41 wird die Summe der Sätze oder der Vereinigung zwischen dein Endbearbeitungsergebnis Wm und der Abtragungs- Bearbeitungsabstandsdaten Ci (i = 1, m), die mit den Bearbeitungseinheiten 1 bis in assoziiert sind durch die Verwendung des Octtree-Vereinigungsbetriebsprozessors 34 von Fig. 11, berechnet, und dann wird darauf folgend das Ergebnis der Vereinigung im Schritt E42 auf dem Bildschirm dargestellt. Der Darstellungsbetrieb wird durch den Octtree-Darstellungsprozessor 35 ausgeführt, der dadurch die ersten Werkstückabstandsdaten zur Darstellung bringt.
(2) Der Wert von j wird als nächstes fortgeschrieben auf den Wert j = 2 im Schritt E40, um so die Summe der Sätze zwischen dein Endbearbeitungsergebnis Wm und der Abtragungs- Bearbeitungsabstandsdaten Ci (i = 2, m), die mit den Bearbeitungseinheiten 2 bis in assoziiert sind, zu berechnen, und darauf folgend wird das Ergebnis dargestellt und damit das Bearbeitungsergebnis des ersten Bearbeitungsbetriebs. Nachfolgend werden die vorstehenden Operationen wiederholt ausgeführt, um die vorwärts gerichtete Darstellung auszuführen.
Als nächstes wird mit Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 13(b) der Fluß der Verarbeitung der rückwärts gerichteten Darstellung beschrieben.
(1) Zunächst wird im Schritt E45 das Endbearbeitungsergebnis Wm, das im Octtree-Werkstücksabstandsdaten-Speicher 33 angesammelt worden ist, durch die Verwendung des Octtree-Darstellungsprozessors 35 dargestellt.
(2) Als nächstes wird im Schritt E47 die Vereinigung berechnet zwischen den Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten Cm der Bearbeitungseinheit in, die im Octtree-Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten-Speicher 32 gespeichert sind, und dem Endbearbeitungsergebnis Wm, und dann wird das Ergebnis der Vereinigung unter Verwendung des Octtree-Darstellungsprozessors 35 dargestellt, wobei das Werkstückabstandsdatum Wm-1 der (m-1)-ten Operation zur Darstellung kommt.
(3) Nachfolgend wird der Wert von j im Schritt E46 fortgeschrieben und dann werden die obigen Vereinigungen von Wm und Cm und das Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdatum Cm-1 der Bearbeitungseinheit (m-1) berechnet, um so das Ergebnis im Schritt E48 darzustellen, wobei das Werkstückabstandsdatum (Wm) der (m-2)-ten Bearbeitung zur Darstellung kommt. Darauffolgend kann die rückwärts gerichtete Darstellung durch die wiederholte Durchführung der obigen Operationen verwirklicht werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, die Summe der Sätze zwischen den Octtree-Werkstückabstandsdaten Wm und den Octtree-Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten Cj (j = 1, m) zu berechnen; jedoch, da Win und Cj (j = 1, m) Abstände sind, die gegenseitig sich bedingen, kann die Verarbeitung, um die Vereinigung zu erzielen, mit großer Geschwindigkeit vollzogen werden. Folglich kann die Animationsdarstellung in der Vor- und Rückwärtsrichtung mit großer Geschwindigkeit ausgeführt werden.
Als nächstes wird ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei dem die Umrißdaten durch die Anwendung der Grenzdarstellung (B-rep) dargestellt werden. Die Grenzdarstellung B-rep ist z. B. auf Seiten 88 bis 90 der Methodology of Automatic Design, verfaßt von Norio Okino (Yokendo, 1982), beschrieben worden.
Die Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer Anordnung der Umrißdaten entsprechend der Grenzdarstellung, bei der der Sollbearbeitungsprozeß einen B-rep-Produktbetriebsprozessor 36 und einen B-rep-Differenzbetriebsprozessor 37 aufweist, wobei ferner die Datenspeichermittel einen B-rep-Abtragungsbearbeitungsabstandsdaten-Speicher 38 und einen B-rep-Bearbeitungswerkstückabstandsdaten-Speicher 39 und der Prozessor 14 zur graphischen Darstellung einen Darstellungsausschnittsgenerator 40 zur Bildung einer Gruppe von Darstellungsausschnitten der B-rep-Daten aufweisen, sowie einen Ausschnittswähler 41 zur Auswahl einer Gruppe der Ausschnitte für die Darstellung und einen Ausschnittsdarstellungsprozessor 42.
Mit Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 14(a) wird nun ein Betriebsbeispiel für den Fall gegeben, daß die Darstellung in Vorwärtsrichtung ausgeführt wird mit einem Abtragungs- Bearbeitungssimulator mit einem Aufbau nach Fig. 12.
(1) In den Schritten F50 und F51 werden die Endbearbeitungsergebnisse Wm und die Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten Cj (j = 1, m) in der Grenzdarstellung in Gruppen von Darstellungs-Ausschnitten umgesetzt. Die Umsetzung wird mit dem Ausschnittsgruppen-Darstellungsgenerator 40 der Fig. 12 bewerkstelligt.
(2) Als nächstes wird j = 1 im Schritt F54 gesetzt. Im nachfolgenden Schritt F52 wird die Summe der Sätze zwischen Wm und Ci (i = j, m) in der Form umgesetzter Ausschnittsgruppen berechnet, derart, daß eine Gruppe von Ausschnitten, die die Oberfläche des Abstandes bilden, durch den Darstellungs-Ausschnittgruppenwähler 41 von Fig. 12 ausgewählt wird. Die ausgewählten Ausschnitte werden einer verdeckten Oberflächenverarbeitung unterzogen, so daß sie im Ausschnittdarstellungsprozessor 42 dargestellt werden. Da jedoch Wm und Ci (i = j, m) Abstände sind, die sich gegenseitig bedingen, ("prime"), ist die Operation zur Berechnung der Summe der Sätze nicht tatsächlich erforderlich, da nämlich die Oberflächen-Ausschnittdaten der betreffenden Abstände nur näherungsweise ausgewählt werden müssen.
(3) Im Schritt F54 wird der Wert von j fortgeschrieben, um so die obigen Operationen wiederholt durchzuführen, um dadurch die Darstellung in Vorwärtsrichtung zu bewirken.
Die Fig. 14(b) zeigt ein Betriebsbeispiel einer Darstellung in Rückwärtsrichtung. In diesem Flußdiagramm ist die Verarbeitung vom Schritt F50 bis zum Schritt F53, um eine Gruppe von Darstellungsausschnitten zu erhalten durch Umsetzung und durch Auswahl einer Darstellungs-Ausschnittgruppe davon, die gleiche wie die in Fig. 14(a). Bei der Darstellung in Rückwärtsrichtung ist das Verfahren zur Fortschreibung des Wertes von j im Schritt F55 von Fig. 14(b) entgegengesetzt im Vergleich zu dem im Schritt F54 von Fig. 14(a). Das Verfahren zur Berechnung der Sätze ist hier auch das gleiche wie das in Fig. 14(a) angewendete.
Da nach diesem Ausführungsbeispiel der Bearbeitungszustand nur durch geeignete Auswahl der Oberflächen-Ausschnitte verfolgt wird, die mit Wm und Ci (i = j, m) assoziiert sind, die sich gegenseitig bedingen, kann die Animationsdarstellung in Vor- und Rückwärtsrichtung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen.
Die Fig. 15 zeigt ein Flußdiagramm in Rückwärtsrichtung für den Fall, daß der Prozessor zur graphischen Darstellung einen Z-Puffer aufweist, um so einen verdeckten Oberflächenlöschungsmechanismus zu schaffen. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel kann infolge der Eigenschaften der "Z-buffer concealed surface processing method", die beispielsweise auf Seiten 186 bis 188 der Basic Graphic von Kawai (Shokodo, 1985) beschrieben worden ist, ein Bild als Ergebnis des Vereinigungs("union")-Betriebs automatisch nur durch aufeinanderfolgendes Überlagern von Ci (i = m, j) auf Wm in der Zeichenoperation erzielt werden, und die Animationsdarstellung des Bearbeitungszustands in Rückwärtsrichtung kann mit sehr großer Geschwindigkeit ausgeführt werden.
Die Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform der Erfindung für den Fall, daß nicht nur das Endergebnis Wm sondern auch die Werkstückabstandsdaten als Zwischenergebnisse der Bearbeitung erhalten werden sollen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 16 ist, verglichen mit dem Werkstückabstandsdaten-Speicher 132 der Fig. 1, ein Werkstückabstandsdaten-Speicher 133 enthalten, der hinsichtlich der Aufsummierung von einigen Werkstückabstandsdaten Wi als Zwischenresultate ausgestaltet ist. Die Fig. 17 zeigt die Verwirklichung eines Verfahrens zur Speicherung der Werkstückabstandsdaten Wi, bei dem einige Werkstückabstandsdaten Wi im Werkstückabstandsdaten-Speicher 133 durch ein Dateiverzeichnis 62 gesteuert werden. Zusätzlich zeigt Fig. 18 letztlich angesammelte Daten im Werkstückabstandsdaten-Speicher 133, wenn die Verarbeitung ähnlich zu der in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen ausgeführt worden ist durch Anwendung des Simulators von Fig. 15, um so die Werkstückabstandsdaten des zweiten Blocks auf zubewahren. Weiterhin zeigt die Fig. 19 ein Beispiel der Darstellung des Werkstückabstands bei einem Zwischenpunkt der Bearbeitung, wobei die Darstellung durch die Verwendung der akkumulierten Daten realisiert wurde. Aus Fig. 19 ist ersichtlich, daß die Darstellung von W&sub1; durch die Verwendung von C&sub2;, ausgewählt von den Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten Cj (j = 1, 4) der Fig. 4 und den Werkstückabstandsdaten W&sub2; von Fig. 18, erfolgen kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird im Vergleich mit dein Fall, bei dem die Zwischenergebnisse der Bearbeitung nicht aufbewahrt werden, die Auswahl der Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten-Elemente als Gegenstand der Darstellung verringert. Folglich kann die Darstellungsoperation mit einer größeren Geschwindigkeit ausgeführt werden. Zusätzlich, im Vergleich mit dein Fall, bei dem Wj von allen Bearbeitungseinheiten gespeichert werden müssen, wird das für den Betrieb erforderliche Fassungsvermögen der Speicher verringert, und daher ist ein in zwei Punkten vorteilhaftes System verwirklicht, nämlich bezüglich der Schnelligkeit und des Datenumfangs, was dazu führt, daß die Animationsdarstellung in Vor- und Rückwärtsrichtung mit großer Geschwindigkeit ausgeführt werden kann.

Claims

1. Abtragungs-Bearbeitungssimulator, der eine Bearbeitung durch in Bearbeitungseinheiten erzielt, mit

einem ersten Sollbearbeitungsprozessor (122) zum Fürzielen eines Differenzabstands zwischen n-dimensionalen (n > 2, n = Integer) Werkstückabstandsdaten, entsprechend Werkstücken in vorbestimmten Bearbeitungseinheiten j (j = 1, 2, . . . , m), und n-dimensionalen Bearbeitungsabstandsdaten Tj, entsprechend einer Distanz, durch die sich ein Schneidwerkzeug in den Bearbeitungseinheiten j bewegt,

ersten Speichermitteln (132) zum Speichern des Differenzabstands als neue Werkstückabstandsdaten Wj,

einem zweiten Sollbearbeitungsprozessor (121) zum Erzielen eines Produktabstands zwischen den Werkstückabstandsdaten Wj-1 und den Bearbeitungsabstandsdaten Tj,

zweiten Speichermitteln (131) zum sequentiellen Speichern und Halten des Produktabstands als Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten Cj für die in Bearbeitungseinheiten,

und einem Prozessor (14) zur graphischen Darstellung von Werkstückabstandsdaten Wk-1 einer beliebigen Bearbeitungseinheit k (k ≤ j) durch die Verwendung von in den ersten Speichermitteln (132) gespeicherten neuen Werkstückabstandsdaten Wj und den Abtragungs-Bearbeitungsabstandsdaten Ck bis Cj, die in den zweiten Speichermitteln (131) gespeichert sind, und weiterhin zur aufeinanderfolgenden Darstellung der Werkstückdaten für eine Sequenz der Bearbeitungseinheiten.

2. Abtragungs-Bearbeitungssimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbearbeitungsprozessoren (121, 122), die Speichermittel (131, 132) und der Prozessor (14) zur graphischen Darstellung Octtree-Vorrichtungen sind.

3. Abtragungs-Bearbeitungssimulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsabstandsdaten durch die Verwendung eines Grenzdarstellungs-Körpermodells dargestellt sind.

4. Abtragungs-Bearbeitungssimulator nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Animationsdarstellung der Werkstückabstandsdaten Wj der Bearbeitungseinheiten in einer nach vorne weisenden Reihenfolge durchgeführt wird.

5. Abtragungs-Bearbeitungssimulator nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Animationsdarstellung der Werkstückabstandsdaten Wj in der umgekehrten Reihenfolge der Bearbeitungseinheiten durchgeführt wird.