DE4115526A1 - Verfahren zur simulierung einer bearbeitung auf einer drehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulierung der Situation, in der ein Werkstück auf einer Drehmaschine bear­ beitet wird, so daß ein Benutzer den Bearbeitungsvorgang leicht verstehen und überblicken kann.

Bei einem herkömmlichen Verfahren zur Simulierung einer Bear­ beitung auf einer Drehmaschine, das beispielsweise in der JP- OS 1-92 807 beschrieben ist, wird die gewünschte Form eines Querschnitts eines Werkstückes auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt. Die Darstellung des gerade bearbeiteten Teiles, während sich das Werkzeug bewegt, wird mit einer Hintergrund­ farbe ausgefüllt, so daß Änderungen in der Form des Werk­ stückes dargestellt werden können.

Gemäß Fig. 5 wird beispielsweise ein Verfahren zur Simulierung einer Bearbeitung auf einer Drehmaschine mit einem Verfahren durchgeführt, bei dem ein Werkstück 1 aus einer Richtung senk­ recht zur Hauptachse 10 der Drehmaschine betrachtet wird. Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Werkstückes 11 und eines Werkzeuges 12 bei einem herkömmlichen Verfahren zur Simulierung der Bearbeitung auf einer Drehmaschine.

Dieses herkömmliche Verfahren wird nachstehend unter Bezug­ nahme auf das Flußdiagramm in Fig. 7 näher erläutert. Nach dem Start werden beim Schritt S1 die Formgebungsdaten eines Werk­ stückes und der Werkzeuge initialisiert. Bei einem anschlie­ ßenden Schritt S8 wird das Werkstück mit der Anzeigeeinrich­ tung zur Anzeige gebracht. Beim nächsten Schritt S3 werden die Positionsdaten der Werkzeuge und des Werkstücks eingegeben.

Beim nächsten Schritt S4 erfolgt eine Prüfung, ob sämtliche Positionsdaten eingegeben worden sind. Wenn die Eingabe der Daten beendet worden ist, endet der Vorgang. Wenn andererseits die Eingabe der Daten noch nicht beendet ist, wird eine Bear­ beitungsform hergestellt auf der Basis der Positionsdaten, die beim Schritt S5 eingegeben worden sind. Bei einem anschließen­ den Schritt S9 wird der Bearbeitungsbereich mit einer Hinter­ grundfarbe eingefärbt. Der simulierte Bearbeitungsvorgang wird ermöglicht, indem man die vorstehend genannten Schritte S3, S4, S5 und S9 mit hoher Geschwindigkeit wiederholt.

Bei einem solchen herkömmlichen Verfahren ist es jedoch erfor­ derlich, die Form eines Werkstücks nach seiner Bearbeitung aus der Form seines Querschnitts zu erkennen. Es ist jedoch manchmal sehr schwierig, diese Form zu erkennen, wenn ein komplizierter Bearbeitungsvorgang durchgeführt wird. Außerdem können Schwierigkeiten für einen nicht oder wenig erfahrenen Benutzer auftreten, um die korrekte Form wirklich zu erkennen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Simulierung einer Bearbeitung auf einer Drehmaschine anzugeben, bei der ein Benutzer in einfacher Weise die gewünschte Form eines Werkstückes erkennen kann.

Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Simulierung einer Bearbeitung auf einer Drehmaschine angege­ ben, das folgende Schritte umfaßt:
Erstellen von Werkstück-Schattierungszeichnungsdaten aus den Werkstück-Formdaten; Darstellen der Form des Werkstückes unter Verwendung der Zeichnungsdaten; Berechnen der Positionen des Werkstücks und der Werkzeuge auf der Basis der eingegebenen Werkstück- und Werkzeuginformation und Aktualisieren der Werk­ stück-Formdaten; Aktualisieren der Zeichnungsdaten auf der Basis der aktualisierten Formdaten; und Darstellen des gesamten Werkstückes unter Verwendung der aktualisierten Zeichnungsdaten.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Ver­ fahrens zur Simulierung einer Bearbeitung auf einer Drehmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Schattierungstechnik, die gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 eine Tabelle mit Helligkeitsdaten;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung der Hauptachse einer Drehmaschine;

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung eines Bei­ spiels, bei dem ein herkömmliches Verfahren zur Simulierung einer Bearbeitung verwendet wird; und in

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des herkömmli­ chen Verfahrens zur Simulierung einer Bearbei­ tung.

Im folgenden soll zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen werden, um das erfindungsgemäße Verfahren zu erläutern. Nach dem Start werden beim Schritt S1 die Daten hinsichtlich der Formgebung eines Werkstücks und des Werkzeugs oder der Werkzeuge initia­ lisiert. Beim nächsten Schritt S2 wird die Form des Werkstücks dargestellt, und zwar unter Verwendung einer Schattierungs­ technik. Beim anschließenden Schritt S3 werden Positionsdaten für das Werkzeug oder die Werkzeuge und das Werkstück eingege­ ben.

Beim nächsten Schritt S4 erfolgt eine Prüfung, ob sämtliche Positionsdaten eingegeben worden sind. Wenn die Eingabe der Daten beendet worden ist, endet der Vorgang. Wenn andererseits diese Eingabe von Daten noch nicht beendet worden ist, geht der Ablauf zum Schritt S5 weiter, wo auf der Grundlage der eingegebenen Positionsdaten eine Bearbeitungsform erstellt wird. Beim nächsten Schritt S6 werden die Formdaten des Werk­ stücks aktualisiert unter Verwendung der Bearbeitungsformda­ ten, die beim Schritt S5 erstellt worden sind. Beim nächsten Schritt S7 werden die Werkstück-Schattierungsanzeigedaten aktualisiert auf der Basis der Schattierungsdaten des Werk­ stücks, die beim Schritt S6 aktualisiert worden sind. Beim nächsten Schritt S10 wird die Schattierung des gesamten Werk­ stückes zur Anzeige gebracht, und zwar auf der Basis der neuen Zeichnungsdaten.

Die oben angegebenen Schritte S3 bis S7 sowie S10 werden solange wiederholt, bis beim Schritt S4 festgestellt worden ist, daß die Eingabe der Positionsdaten beendet worden ist.

Die Schattierungstechnik gemäß den Schritten S2, S7 und S10 wird nachstehend näher erläutert. Aus dem Fachbuch "Interactive Computer Graphics", veröffentlicht bei McGraw- Hill Kogakusha, Ltd., ergibt sich beispielsweise, daß gemäß der Darstellung in Fig. 2 die Energie E von Licht, das von einem Punkt P auf einem Objekt, das einen Reflexionsfaktor R und einen Spiegelflächen-Reflexionsfaktor W besitzt, in ein Auge oder ein Meßgerät eintritt, unter Verwendung der Lichtin­ tensität I, die unter einem Einfallswinkel i eintritt, mit der nachstehenden Gleichung (1) ausgedrückt werden kann, wobei ein Winkel zwischen dem reflektierten Licht und der Sichtlinie mit R bezeichnet ist und eine Komponente zur Einstellung der Helligkeit mit n bezeichnet ist:

E = [R cos i+W (cos R)ⁿ] × I. (1)

Wenn an dieser Stelle angenommen wird, daß die Sichtlinie ein Vektor, senkrecht zu der Drehachse von einem unendlich weit entfernten Punkt ist und ein Beleuchtungs-Lichtstrahl ein paralleler Lichtstrahl von einem unendlich weit entfernten Punkt und senkrecht zu der Drehachse ist, so kann die Hellig­ keit von jedem Punkt auf der Oberfläche eines Objektes bestimmt werden aus der Neigung der Außenlinie und des Winkels bezogen auf die Sichtlinie. Der Winkel bezogen auf die Sicht­ linie wird ausgedrückt durch eine Höhe in einer Richtung senk­ recht zum Radius.

Das bedeutet, wenn eine Sichtlinie mit (0, 1, 0) bezeichnet wird, ein Beleuchtungs-Lichtstrahl gegeben ist durch (a, b, 0), ein Winkel zur Angabe der Höhe h in einer Richtung senkrecht zum Radius r mit α bezeichnet wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, und die Neigung der Außenlinie einer Quer­ schnittsform, einschließlich der Drehachse (z) mit ß bezeich­ net wird, dann läßt sich die obige Gleichung (1) folgenderma­ ßen umschreiben:

E = [R cos β (b sin α-a cos α)+W{-b+2 sin α cos ² β (b sin α-a cos α)}ⁿ] × I. (2)

Somit kann aus dieser Gleichung (2) eine Helligkeitstabelle erstellt werden hinsichtlich der Neigung der Außenlinie (cos β) und der Höhe bezogen auf den Radius (cos α). Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Helligkeitstabelle, die auf diese Weise erstellt worden ist.

Die Form des Werkstückes wird gespeichert in Form von Punkt­ folgedaten einer Außenlinie des Werkstücks unter Verwendung der oben erwähnten Winkel α und β. Die Schattierungs-Zeich­ nungsdaten der Form des Werkstücks werden erstellt unter Verwendung der Helligkeitstabelle. Außerdem werden auf der Basis des Flußdiagrammes gemäß Fig. 1 die Positionsdaten des Werkzeugs oder der Werkzeuge sowie des Werkstücks in Abhängig­ keit von der Bewegung der Werkzeuge eingegeben. Die Werkstück- Schattierungsdaten werden aktualisiert; die Schattierungs- Zeichnungsdaten des Bereiches, wo die Form des Werkstückes sich geändert hat, werden aktualisiert; anschließend wird das gesamte Werkstück mit seiner Schattierung zur Darstellung gebracht.

Legende zu den Fig. 1 bis 7

Fig. 1:
S1 = Daten initialisieren
S2 = Schattierung darstellen
S3 = Steuerdaten eingeben
S4 = Dateneingabe beendet?
S5 = Bearbeitungsform erstellen
S6 = Werkstück-Formdaten aktualisieren
S7 = Werkstück-Schattierungszeichnungsdaten aktualisieren
S10 = gesamtes Werkstück mit Schattierung darstellen
END = ENDE
yes = JA
no = NEIN

Fig. 2:
Incident Light = Einfallslicht
Normal Vector = normalen Vektor
Reflected Light = Reflexionslicht

Fig. 7:
S1 = Daten initialisieren
S8 = Anzeige mit eingeführtem Werkstück
S3 = Steuerdaten eingeben
S4 = Dateneingabe beendet?
S5 = Bearbeitungsdaten erstellen
S9 = Bearbeitungsform mit Hintergrundfarbe eingeben
END = ENDE
yes = JA
no = NEIN

Claims (2)

1. Verfahren zur Simulierung einer Bearbeitung auf einer Drehmaschine, umfassend die folgenden Schritte:

• - Erstellen von Werkstück-Schattierungszeichnungsdaten aus Werkstück-Formdaten;
• - Darstellen der Form des Werkstücks unter Verwendung der Zeichnungsdaten;
• - Berechnen der Positionen des Werkstückes und des Werkzeuges oder der Werkzeuge auf der Basis der eingegebenen Werkstück­ und Werkzeuginformation und Aktualisieren der Werkstück- Formdaten;
• - Aktualisieren der Zeichnungsdaten auf der Basis der aktualisierten Formdaten; und
• - Darstellen des gesamten Werkstückes auf der Basis der aktualisierten Zeichnungsdaten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Helligkeitstabelle hinsichtlich der Neigung einer Außenlinie der Querschnittsform eines Werkstückes und der Höhenwerte bezogen auf den Radius des Werkstückes erstellt wird und daß die Helligkeit jedes Punktes des Werkstückes aus dieser Helligkeitstabelle ermittelt und verwendet wird.