JP2002207504A - 3次元形状データ生成方法及び3次元形状データ生成装置 - Google Patents

3次元形状データ生成方法及び3次元形状データ生成装置

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JP2002207504A
JP2002207504A JP2001003548A JP2001003548A JP2002207504A JP 2002207504 A JP2002207504 A JP 2002207504A JP 2001003548 A JP2001003548 A JP 2001003548A JP 2001003548 A JP2001003548 A JP 2001003548A JP 2002207504 A JP2002207504 A JP 2002207504A
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Michihiko Sumino
充彦 角野
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DMG Mori Co Ltd
Intelligent Manufacturing Systems International Inc
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Mori Seiki Co Ltd
Intelligent Manufacturing Systems International Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】NCプログラムから被加工物の加工後の3次元
形状データを生成できる3次元形状データ生成方法及び
3次元形状データ生成装置を提供する。 【解決手段】素材形状データに基づいて、被加工物を、
互いに直交する3軸方向に整列された多数の格子点を有
する立体格子点データLに置換すると共に、各格子点
を、3次元座標データと3軸方向で隣接する格子点間の
接続情報とで定義する素材格子作成部11と、NCプロ
グラム,工具形状データ及び素材形状データに基づい
て、被加工物に対する工具の移動領域に関するデータを
生成し、工具の移動領域内にある格子点を消去し、残っ
た格子点の接続情報を更新する工具経路処理部12と、
残った格子点の各座標データ及び接続情報に基づいて、
被加工物の加工後の3次元形状データを生成する形状デ
ータ生成部15とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、NC工作機械にお
けるNCプログラムから被加工物に対する加工後の3次
元形状データを生成することのできる3次元形状データ
生成方法及び3次元形状データ生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】NC工作機械は、工具の移動経路等を含
むNCプログラムに従った数値制御の下で工具を移動さ
せることにより被加工物を加工する。このNCプログラ
ムは、プログラマの手作業によって作成することもでき
るが、現在では、自動プログラミング装置によって自動
的に作成することも可能である。この自動プログラミン
グ装置は、CAD(Computer aided design)により作成
した設計データ(以下、「CADデータ」という)、工
具の形状データ及び切削条件データ等に基づいて、使用
工具の自動展開処理、切削条件の自動決定処理、加工順
序の自動決定処理を順次実行してプログラミング基礎デ
ータを生成する。そして、生成されたプログラミング基
礎データを基にNCプログラムを生成する。なお、CA
Dデータとは、加工後の被加工物の最終的な形状及び寸
法などを3次元的に示した形状データである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、加工現場で
は、受注先から上記CAD,自動プログラミング装置に
より生成したNCプログラムのみを受け取って、被加工
物を加工するケースがある。このケースにおいて、NC
プログラムを用いてNC工作機械で加工を行った際に、
期待した形状が得られなかった場合、加工現場では、N
CプログラムからCADデータ(3次元形状データ)に
逆展開できないため、被加工物に対する形状を変更する
ことができない。従って、加工現場では、受注先にNC
プログラムの修正を依頼することになるが、この修正作
業を行うためには、CADによるCADデータの変更、
さらに、自動プラミング装置での各種処理を行わなけれ
ばならない。その結果、NCプログラムを再び受け取る
までに長時間を要し、その間、NC工作機械を停止させ
なければならない。このため、生産性が落ちるという問
題があった。
【0004】また、例えば、被加工物のポケットコーナ
で工具が全体的に接触して被加工物にびびった形跡を残
す等の不具合が生じても、NCプログラムから3次元形
状データを得られないことから、工具経路を変更して不
具合を修正することができない。
【0005】本発明は、NC工作機械におけるNCプロ
グラムから被加工物に対する加工後の3次元形状データ
を生成することのできる3次元形状データ生成方法及び
3次元形状データ生成装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するための本発明の請求項1に記載した発明は、N
C工作機械における工具の移動経路等を含むNCプログ
ラムと、前記工具の工具形状データと、前記工具により
加工される被加工物の素材形状データとに基づいて、前
記被加工物に対する加工後の3次元形状データを生成す
る3次元形状データ生成方法であって、前記素材形状デ
ータに基づいて、前記被加工物を、互いに直交する3軸
方向に整列された多数の格子点からなり、各格子点が3
次元座標データと前記3軸方向で隣接する格子点間の接
続情報とで定義される立体格子点データに置換する処理
と、前記NCプログラム、前記工具形状データ及び前記
素材形状データに基づいて、前記被加工物に対する前記
工具の移動領域に関するデータを生成すると共に、該工
具の移動領域内にある前記立体格子点データの格子点を
消去し、且つ残った格子点の前記接続情報を更新する処
理と、前記残った格子点の各座標データ及び接続情報に
基づいて、前記被加工物に対する加工後の3次元形状デ
ータを生成する処理とを順次実施することを特徴とする
3次元形状データ生成方法に係る。
【0007】そして、この請求項1に記載した方法発明
は、請求項4記載の装置発明によってこれを好適に実施
することができる。即ち、請求項4に記載した発明は、
NC工作機械における工具の移動経路等を含むNCプロ
グラムと、前記工具の工具形状データと、前記工具によ
り加工される被加工物の素材形状データとに基づいて、
前記被加工物に対する加工後の3次元形状データを生成
する3次元形状データ生成装置であって、前記素材形状
データに基づいて、前記被加工物を、互いに直交する3
軸方向に整列された多数の格子点からなり、各格子点が
3次元座標データと前記3軸方向で隣接する格子点間の
接続情報とで定義される立体格子点データに置換する素
材格子作成部と、前記NCプログラム、前記工具形状デ
ータ及び前記素材形状データに基づいて、前記被加工物
に対する前記工具の移動領域に関するデータを生成する
と共に、該工具の移動領域内にある前記立体格子点デー
タの格子点を消去し、且つ残った格子点の前記接続情報
を更新する工具経路処理部と、前記残った格子点の各座
標データ及び接続情報に基づいて、前記被加工物に対す
る加工後の3次元形状データを生成する形状データ生成
部とを備えてなることを特徴とする3次元形状データ生
成装置に係る。
【0008】これら請求項1及び4に記載した各発明に
よれば、まず、素材形状データに基づいて、被加工物
が、互いに直交する3軸方向(X軸,Y軸,Z軸)で整
列された多数の格子点からなり、各格子点が3次元座標
データ(Xn,Yn,Zn)と、3軸6方向(−x,+
x、−y,+y、−z,+z)で隣接する格子点間の接
続情報によって定義される立体格子点データに置換され
る。尚、ここに云う接続情報とは、前記3軸6方向それ
ぞれについて、隣接する格子点が存在するか否か表す情
報である。
【0009】次に、NCプログラム、工具形状データ及
び素材形状データに基づいて、被加工物に対する工具の
領域に関するデータが生成される。そして、NCプログ
ラムに基づいて工具領域を移動させ、その領域内(移動
領域内)にある格子点データを消去し、残った各格子点
の接続情報を更新する。これにより、立体格子点データ
は、被加工物に対する加工後の3次元形状に則したもの
となる。
【0010】ついで、残った格子点の各座標データ及び
接続情報に基づいて、3次元形状データが生成される。
即ち、各格子点は、3次元座標データ及び3軸6方向の
接続情報によって隣接する格子点同士が特定され、これ
により、被加工物に対する加工後の3次元形状データを
生成することができる。
【0011】このように、請求項1及び4記載の各発明
によれば、NCプログラムから逆展開して、被加工物に
対する加工後の3次元形状データを得ることができる。
そして、得られた3次元形状データから、被加工物の最
終的な形状及び寸法を把握することができる。これによ
り、加工現場において、受注先からNCプログラムしか
受け取らないケースであっても、NCプログラムから逆
展開した3次元形状データを適宜処理することにより、
NCプログラムを変更し、或いはこれを新たに作成する
ことが可能となる。この結果、加工現場での生産性を向
上できると共に、加工による不具合を修正することが可
能となる。また、3次元形状データを順次、蓄積するこ
とにより、被加工物に対する工具等の加工条件も蓄積す
ることが可能である。
【0012】本発明の請求項2に記載した発明は、請求
項1記載の3次元形状データ生成方法において、前記格
子点の接続情報を更新した後、前記残った格子点の接続
情報に基づいて、前記加工後の被加工物の表面を形成す
る表面格子点を抽出する処理と、該表面格子点の各座標
データ及び接続情報に基づいて、前記被加工物に対する
加工後の3次元形状データを生成する処理とを順次実施
することを特徴とする3次元形状データ生成方法に係
る。また、請求項5に記載した発明は、請求項4記載の
3次元形状データ生成装置において、前記工具経路処理
部により格子点の接続情報を更新した後、前記残った格
子点の接続情報に基づいて、前記加工後の被加工物の表
面を形成する表面格子点を抽出する表面格子抽出部を備
え、前記形状データ生成部が、前記表面格子点の各座標
データ及び接続情報に基づいて、前記被加工物に対する
加工後の3次元形状データを生成するように構成された
3次元形状データ生成装置に係る。
【0013】これら請求項2及び5に記載した各発明に
よると、加工後の被加工物に係る格子点データの内、被
加工物の表面を形成する表面格子点が抽出され、抽出さ
れた表面格子点の各座標データ及び接続情報に基づい
て、加工後の被加工物の3次元形状データが生成され
る。斯くして、本発明によれば、3次元形状データを記
憶するための容量を少なくすることが可能である。
【0014】本発明の請求項3に記載した発明は、請求
項2記載の3次元形状データ生成方法において、前記表
面格子点を抽出した後、前記表面格子点の相互間で隣接
する格子点により4角形状を形成し、該4角形状に垂直
ベクトルを設定した後、前記垂直ベクトルが相互に平行
し、相互に隣接する4角形状同士を統合して、より大き
な4角形状を定義可能な最適化表面格子点を抽出する処
理と、抽出された最適化表面格子点の各座標データ及び
接続情報に基づいて、前記被加工物に対する加工後の3
次元形状データを生成する処理とを順次実施することを
特徴とする3次元形状データ生成方法に係る。また、請
求項6に記載した発明は、請求項5記載の3次元形状デ
ータ生成装置において、前記抽出した表面格子点の相互
間で隣接する格子点により4角形状を形成し、該4角形
状に垂直ベクトルを設定した後、前記垂直ベクトルが相
互に平行し、相互に隣接する4角形状を統合して、より
大きな4角形状を定義可能な最適化表面格子点を抽出す
る最適化処理部を備え、前記形状データ生成部が、前記
最適化表面格子点の各座標データ及び接続情報に基づい
て、前記被加工物に対する加工後の3次元データを生成
するように構成された3次元データ生成装置に係る。
【0015】これら請求項3及び6に記載した各発明に
よると、抽出された表面格子点の内、相互に隣接する格
子点から構成される4角形状が多数形成される。そし
て、各4角形状に対して垂直ベクトルが設定された後、
各垂直ベクトルの方向が分析され、同一平面にある4角
形状が特定される。即ち、隣接する4角形状の各垂直ベ
クトルが相互に平行であれば、これらは同一平面にある
と判断することができ、このように平行な垂直ベクトル
を有する隣接4角形状相互が同一平面内に在ると特定さ
れる。ついで、同一平面にある4角形状同士を統合し、
より大きな4角形状を定義可能な最適化表面格子点が抽
出され、この処理が1又は複数回繰り返されることによ
って、加工後の被加工物の表面が最小数の表面格子点
(最適化表面格子点)で特定される。そして、抽出され
た最適化表面格子点の各座標データ及び接続情報に基づ
いて、被加工物に対する加工後の3次元形状データが生
成される。
【0016】このように、請求項3及び6に記載した各
発明によれば、加工後の被加工物の表面を最小数の表面
格子点(最適化表面格子点)により特定できるので、こ
れらの表面格子点から3次元形状データを生成する処理
時間を短縮することが可能となる。また、3次元形状デ
ータを記憶するための容量を最小にすることもできる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
3次元形状データ生成方法及び3次元形状データ生成装
置について、図1〜図15を参照して説明する。なお、
説明の便宜上、3次元形状データ生成装置を説明した
後、3次元形状データ生成方法について説明する。図1
は、3次元形状データ生成装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。
【0018】図1において、3次元形状データ生成装置
1は、NCプログラム記憶部3,素材形状記憶部4,工
具形状記憶部5,素材格子記憶部6,加工後格子記憶部
7,表面格子記憶部8,最適化表面格子記憶部9及び形
状データ記憶部10などからなる記憶手段を備えてい
る。また、3次元形状データ生成装置1は、素材格子作
成部11,工具経路処理部12,表面格子抽出部13,
表面格子最適化処理部14及び形状データ生成部15な
どからなる処理手段を備えている。各記憶手段3〜10
と各処理手段11〜15とは、バスライン2により相互
に接続され、該バスライン2は入出力インターフェース
16に接続されている。また、この入出力インターフェ
ース16には、各種データを入出力するための入力装置
17と出力装置18とが接続されている。
【0019】NCプログラム記憶部3は、入力装置17
から入出力インターフェース16及びバスライン2を通
して入力されるNCプログラムを記憶する。このNCプ
ログラムは、工具の移動経路等を含むもので、図示しな
い自動プログラミング装置によって自動的に作成され
る。この自動プログラミング装置は、CADにより作成
したCADデータ、工具の形状データ及び切削条件デー
タ等に基づいて、使用工具の自動展開処理、切削条件の
自動決定処理、加工順序の自動決定処理を順次実行して
プログラミング基礎データを生成する。そして、生成さ
れたプログラミング基礎データを基にNCプログラムを
生成する。なお、CADデータとは、加工後の被加工物
の最終的な形状及び寸法などを3次元的に示した形状デ
ータである。
【0020】素材形状記憶部4は、NC工作機械により
加工される被加工物の素材形状データを記憶するもの
で、素材形状データは入力装置17から入出力インター
フェース16及びバスライン2を通して入力される。ま
た、工具形状記憶部5は、被加工物の加工に使用する工
具の工具形状データを記憶するもので、工具形状データ
は同じく入力装置17から入出力インターフェース16
及びバスライン2を通して入力される。なお、素材形状
データとは、加工する前の被加工物の素材形状寸法であ
り、工具形状データとは、工具の径や長さ寸法などであ
る。
【0021】素材格子作成部11は、素材形状記憶部4
から素材形状データを読み込み、これを立体格子点デー
タに置換する。具体的には、図2に示すように、素材格
子作成部11は、素材形状データに基づいて被加工物T
の素材形状寸法を認識し、この形状寸法と同等な立体格
子点データLに置換する。この立体格子点データLは、
図2及び図3に示すように、互いに直交する3軸方向
(X軸,Y軸,Z軸)に多数並設された格子点Pからな
り、これらは全体として立方格子体を構成する。
【0022】図2及び図3に示すように、各格子点Pは
3次元座標データ(Xn,Yn,Zn)として定義さ
れ、また、図3に示すように、X軸の正負2方向、Y軸
の正負2方向及びZ軸の正負2方向の計6方向におけ
る、隣接する格子点Pの有無に関する接続サイン(−
x,+x、−y,+y、−z,+z)(接続情報)によ
って定義される。以上により、立体格子点データLを構
成する各格子点Pは、(Xn,Yn,Zn、−x,+
x、−y,+y、−z,+z)として定義される。尚、
隣接する格子点Pが存在しない場合には、接続サインは
零で表現される。例えば、図3に示す格子点P1は立体
格子点データLの表面に位置し、このためZ軸正方向の
隣接格子点Pが存在しない。したがって、この格子点
(以下、表面格子点という)P1の接続サインは、(−
x,+x、−y,+y、−z,0)となる。一方、格子
点P2は立体格子点データLの内部に位置しており、3
軸6方向の全てに隣接する格子点Pが存在する。したが
って、この格子点(以下、内部格子点という)P2の接
続サインは、(−x,+x、−y,+y、−z,+z)
となる。
【0023】そして、素材格子作成部11は、上記のよ
うにして定義した立体格子点データLを素材格子記憶部
6に格納する。なお、図2に示すように、各格子点P間
の3軸方向の間隔tは、NC工作機械により加工する精
度、被加工物Tの素材形状にもよるが、1μm〜10μ
m程度に設定される。
【0024】工具経路処理部12は、NCプログラム記
憶部3,素材形状記憶部4,工具形状記憶部5及び素材
格子記憶部6から、それぞれNCプログラム,素材形状
データ,工具形状データ,立体格子点データLを読み込
み、図4に示すように、工具Kの領域を設定した後、N
Cプログラムに基づいて当該工具Kの領域を移動させ、
図4及び図5に示すように、その領域(移動領域)と重
なる立体格子点データLの格子点P(図5の◎印)を消
去する処理を行う。ついで、工具経路処理部12は、こ
の消去処理の後、残った格子点Pの接続サインを更新す
る。即ち、消去された格子点Pに隣接する格子点Pは、
当該方向の接続サインが零となり、立体格子点データL
の表面に現れることになる。以上により、立体格子点デ
ータLは、残った格子点Pによって構成され、被加工物
Tの加工後の3次元形状を表すものとなる(以下、「加
工後の立体格子点データL」という)。そして、工具経
路処理部12は、加工後の立体格子点データLを加工後
格子記憶部7に格納する。
【0025】表面格子抽出部13は、加工後格子記憶部
7から加工後の立体格子点データL(残った格子点P)
を読み込み、加工後の被加工物Tの各表面を形成する表
面格子点Pを抽出する処理を行う。
【0026】具体的には、表面格子抽出部13は、読み
込んだ格子点Pの接続サインから、前記3軸6方向の
内、少なくとも1方向の接続サインが零である格子点P
を抽出し、この格子点Pを表面格子点として判別する。
1以上の方向についての接続サインが零である格子点P
は、必ず立体格子点データLの表面に位置するからであ
る。以下、このような表面格子点を仮に完全表面格子点
という。図6は、3つの面Ma,Mb,Mcがそれぞれ
相互に直交する立体格子点データLを例示したものであ
るが、図中の格子点Paが完全表面格子点である。そし
て、表面格子抽出部13は、このようにして抽出された
完全表面格子点Pについて、例えば、表面格子点として
のフラグをONにして、他の格子点Pとの区別を可能に
する。
【0027】次に、表面格子抽出部13は、残った格子
点Pの内、前記完全表面格子点Pと隣接する格子点Pを
抽出し、更に抽出された格子点Pから、前記完全表面格
子点Pの接続サインが零である方向と反対方向に隣接
し、且つ隣接する表面格子点Pの全てが当該完全表面格
子点Pである(即ち、接続サインが零である軸方向の完
全表面格子点Pとのみ隣接し、接続サインが零で無い軸
方向の完全表面格子点Pとは隣接しない)格子点Pを抽
出して、これを内部格子点として判別する。図6に示し
た例では格子点Pdがこの内部格子点である。これに対
し、図4に示した格子点P3は、接続サインが零で無い
軸方向の完全表面格子点Pにも隣接しているため、内部
格子点とは判別されない。そして、表面格子抽出部13
は、このようにして抽出された内部格子点Pについて、
例えば、内部格子点としてのフラグをONにして、他の
格子点Pとの区別を可能にする。
【0028】次に、表面格子抽出部13は、上記のよう
にして抽出された前記完全表面格子点Pに隣接する格子
点Pの内、前記内部格子点以外の格子点Pを表面格子点
として判別する。図6に示した例では格子点Pbがこの
表面格子点である。そして、表面格子抽出部13は、こ
のようにして抽出された表面格子点Pについて、上記と
同様、表面格子点としてのフラグをONにする。
【0029】次に、表面格子抽出部13は、残りの格子
点Pから、前記3軸方向の全てにおいて前記表面格子点
と隣接する格子点Pを抽出し、抽出された格子点Pを表
面格子点として判別する。図6に示した例では格子点P
cがこの表面格子点である。そして、表面格子抽出部1
3は、このようにして抽出された表面格子点Pについ
て、上記と同様、表面格子点としてのフラグをONにす
る。
【0030】次に、表面格子抽出部13は、残った格子
点Pを内部格子点として判別する。図6に示した例では
格子点Peがこの内部格子点である。そして、表面格子
抽出部13は、このようにして抽出された内部格子点P
について、上記と同様、内部格子点としてのフラグをO
Nにする。
【0031】そして、表面格子抽出部13は、以上のよ
うにして抽出した表面格子点Pに係る立体格子点データ
Lを前記表面格子記憶部8に格納する。
【0032】尚、図2乃至図9の各図では表面格子点を
●で表示し、更に、図3,図5及び図6では内部格子点
を○で表示している。
【0033】表面格子最適化処理部14は、表面格子記
憶部8から表面格子点Pに係る立体格子点データLを読
み込んで、その特徴形状を抽出し、最適化する。具体的
には、図7に示すように、各表面格子P相互間で隣接す
る表面格子点Pにより4角形状Gを多数形成し、各4角
形状Gに垂直ベクトルfを設定する。そして、各垂直ベ
クトルfの方向を分析することにより、各4角形状Gの
特徴形状を抽出する。この特徴形状とは、各4角形状G
が同一平面にあるか否かを示すものであり、例えば、図
7に示すように、隣接する各垂直ベクトルfが相互に平
行であれば、各4角形状Gは同一平面にある。
【0034】そして、図8に示すように、表面格子最適
化処理部14は、同一平面にあり、相互に隣接する4角
形状Gを統合して、より大きな4角形状G1を定義可能
な表面格子点Pを抽出して最適化する。この特徴形状の
抽出処理及び最適化処理を1回又は複数回繰り返すこと
により、図9に示すように、加工後の被加工物の各表面
を最小数の表面格子点Pにより特定する。そして、表面
格子最適化処理部14は、最適化した表面格子点Pに係
る立体格子点データLを最適化表面格子記憶部9に格納
する。
【0035】形状データ生成部15は、最適化表面格子
記憶部9から最適化した表面格子点Pに係る立体格子点
データLを読み込み、これに基づいて被加工物Tの加工
後の3次元形状データを生成する。即ち、この形状デー
タ生成部15は、図9に示すように、表面格子点Pを定
義する各座標データと接続サインに基づき、前記6方向
(−x,+x、−y,+y、−z,+z)で隣接する格
子点P同士を繋いで、加工後の被加工物の各表面を形成
する。表面格子点Pの相互は、各座標データ及び6方向
の接続サインとで隣接する格子点が特定され、これによ
り被加工物の加工後の3次元形状データが生成される。
また、表面格子点Pの各座標データから、加工後の被加
工物の形状寸法を演算する。そして、形状データ生成部
15は、生成した3次元形状データを形状データ記憶部
10に格納する。
【0036】次に、上記構成の3次元形状データ生成装
置1を用いた3次元形状データ生成方法について、図1
0〜図15を参照して説明する。図10は、3次元形状
データ生成方法の処理手順を示すフローチャートであ
る。
【0037】図10に示すように、本例の3次元形状デ
ータ生成処理では、立体格子点データ作成処理(ステッ
プ10),工具経路処理(ステップ20),表面格子抽
出処理(ステップ30),表面格子最適化処理(ステッ
プ40)及び形状データ生成処理(ステップ50)が順
次実施される。以下、各処理について、図11〜図15
のフローチャートにより説明する。
【0038】(1)立体格子点データ作成処理:立体格
子点データ作成処理(ステップ10)は素材格子作成部
11によって実行される。即ち、図11に示すように、
素材格子作成部11は、まず、素材形状記憶部4から素
材形状データを読み込み(ステップ11)、ついで、図
2及び図3に示す如く、素材形状データに基づいて被加
工物Tを多数の格子点Pから構成され、各格子点Pが3
次元座標データ(Xn,Yn,Zn)及び接続サインか
ら定義される立体格子点データLに置換し(ステップ1
2)、得られた立体格子点データLを素材格子記憶部6
に格納する(ステップ13)。
【0039】(2)工具経路処理:工具経路処理(ステ
ップ20)は工具経路処理部12によって実行される。
即ち、図12に示すように、工具経路処理部12は、N
Cプログラム記憶部3,素材形状記憶部4及び工具形状
記憶部5から、それぞれNCプログラム,素材形状デー
タ及び工具形状データを読み込み(ステップ21)、図
4に示すように、工具Kの領域に関するデータを生成す
る(ステップ22)。ついで、工具経路処理部12は、
素材格子記憶部6から立体格子データLを読み込んだ後
(ステップ23)、図4及び図5に示すように、NCプ
ログラムに基づいて工具Kの領域を移動させ、その移動
領域と重なる立体格子点データLの格子点P(図5の◎
印)を消去し(ステップ24)、しかる後、残った格子
点Pの接続サインを更新し(ステップ25)、更新され
た立体格子点データLを加工後格子記憶部7に格納する
(ステップ26)。
【0040】(3)表面格子抽出処理:表面格子抽出処
理(ステップ30)は、表面格子抽出部13によって実
行される。即ち、図13に示すように、表面格子抽出部
13は加工後格子記憶部7から加工後の立体格子点デー
タLを読み込み(ステップ31)、格子点Pの接続サイ
ンに基づいて、立体格子点データLを構成する各格子点
Pを表面格子点Pと内部格子点Pとに判別して表面格子
点Pを抽出し(ステップ32)、抽出された表面格子点
Pに係る立体格子点データLを表面格子記憶部8に格納
する(ステップ33)。
【0041】(4)表面格子最適化処理:表面格子最適
化処理(ステップ40)は表面格子最適化処理部14に
よって実行される。即ち、図14に示すように、表面格
子最適化処理部14は表面格子記憶部8から表面格子点
Pに係る立体格子点データを読み込み(ステップ4
1)、図7に示す如く、各表面格子P相互間で隣接する
表面格子点Pにより4角形状Gを多数形成し(ステップ
42)、各4角形状Gに垂直ベクトルfを設定する(ス
テップ43)。ついで、各垂直ベクトルfの方向を分析
することにより、加工後の被加工物の特徴形状を抽出
し、図8及び図9に示す如く、同一平面にあり、相互に
隣接する4角形状Gを統合して、より大きな4角形状G
を定義可能な表面格子点Pを抽出して最適化し(ステッ
プ44)、最適化した表面格子Pに係る立体格子点デー
タを最適化表面格子記憶部9に格納する(ステップ4
5)。
【0042】(5)形状データ生成処理:形状データ生
成処理(ステップ50)は形状データ生成部15によっ
て実行される。即ち、図15に示すように、この形状デ
ータ生成部15は最適化表面格子記憶部9から最適化し
た表面格子点Pに係る立体格子点データを読み込み(ス
テップ51)、表面格子点Pの各座標データ及び接続サ
インに基づいて、6方向(−x,+x、−y,+y、−
z,+z)で隣接する格子点P同士を繋いで、加工後の
被加工物の表面を形成する。表面格子点の相互は、各座
標データ及び6方向の接続サインとで隣接する格子点が
特定され、これにより被加工物の加工後の3次元形状デ
ータが生成される。また、表面格子点Pの各座標データ
から、加工後の被加工物の形状寸法を演算する(ステッ
プ52)。ついで、生成した3次元形状データを形状デ
ータ記憶部10に格納する(ステップ53)。
【0043】そして、形状データ記憶部10に格納され
た3次元形状データは、バスライン2,入出力インター
フェース16を通して出力装置18に出力され、所定の
処理を経て、NCプログラムの変更や、新たなNCプロ
グラムの生成に用いられる。
【0044】このように、本例の3次元形状データ生成
装置1及び3次元形状データ生成方法によれば、NCプ
ログラムから逆展開して、被加工物の加工後の3次元形
状データを得ることができる。そして、得られた3次元
形状データから、被加工物の最終的な形状及び寸法を把
握することができる。これにより、加工現場において、
受注先からNCプログラムしか受け取らないケースであ
っても、NCプログラムから逆展開した3次元形状デー
タを適宜処理することにより、NCプログラムを変更し
たり、或いはこれを新たに作成することが可能となる。
この結果、加工現場での生産性を向上させることができ
ると共に、加工による不具合を修正することが可能とな
る。なお、3次元形状データを順次、蓄積することによ
り、被加工物に対する工具等の加工条件も蓄積すること
が可能である。
【0045】また、表面格子抽出処理を実施すると、内
部格子点を除く、表面格子点により3次元形状データを
生成できるので、簡単な構造にて3次元形状データを特
定できる。この結果、3次元形状データを記憶するため
の容量を少なくすることが可能となる。
【0046】更に、表面格子最適化処理を実施すると、
加工後の被加工物を最小数の表面格子点により特定でき
るので、これら表面格子点から3次元データを生成する
処理時間を短縮することが可能となる。また、3次元形
状データを記憶するための容量を最小にすることもでき
る。
【0047】なお、本発明の3次元形状データ生成装置
及び3次元形状データ生成方法は、図1〜図15に示す
ものに限定されず、例えば、次のような態様も採用する
ことができる。
【0048】(A)本発明に係る3次元形状データ生成
装置及び3次元形状生成方法では、必ずしも、表面格子
抽出部13と表面格子最適化処理部14(各記憶部8,
9)を有する必要はない。このとき、形状データ生成部
15は、図1に示すように、加工後格子記憶部7から加
工後の立体格子点データLを読み込んで、該各格子点P
の各座標データ及び接続サインに基づいて、被加工物の
加工後の3次元形状データを生成する。即ち、この3次
元形状データ生成方法では、表面格子抽出処理と表面格
子最適化処理とを省略して、工具経路処理に続いて、形
状データ生成処理を行う。
【0049】(B)また、必ずしも表面格子最適化処理
部14(各記憶部9)を有する必要はない。この場合、
形状データ生成部15は、表面格子記憶部8から表面格
子点Pを読み込み、表面格子点Pの各座標データ及び接
続サインに基づいて、被加工物の加工後の3次元形状デ
ータを生成する。即ち、この3次元形状データ生成方法
では、表面格子最適化処理を省略して、表面格子抽出処
理に続いて、形状データ生成処理を行う。
【0050】(C)また、3次元形状データ生成装置
は、NC工作機械とは別体のものとしてこれを構成して
も、NC工作機械と一体的に構成(内蔵)してもいずれ
でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る3次元形状データ生
成装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態に係る素材格子作成部により、被加
工物を立体格子点データに置換した状態を示す斜視図で
ある。
【図3】図2に示した各格子点の接続状態を示した拡大
斜視図である。
【図4】本実施形態に係る工具経路処理部により、立体
格子点データの格子点を消去した状態を示す斜視図であ
る。
【図5】図4のA−Aから見た断面拡大図である。
【図6】本実施形態に係る表面格子抽出処理を説明する
ための説明図である。
【図7】図4の矢示B−Bから見た説明図であり、表面
格子最適化処理を説明するための説明図である。
【図8】図4の矢示B−Bから見た説明図であり、表面
格子最適化処理を説明するための説明図である。
【図9】表面格子最適化処理をした後の立体格子点デー
タを示す説明図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る3次元形状データ
生成方法の処理手順を示したフローチャートである。
【図11】素材格子作成部における立体格子点データの
作成手順を示すフローチャートである。
【図12】工具経路処理部における工具領域の処理手順
を示すフローチャートである。
【図13】表面格子抽出部における表面格子の抽出手順
を示すフローチャートである。
【図14】表面格子最適化処理部における表面格子最適
化の処理手順を示すフローチャート図である。
【図15】形状データ生成部における形状データの生成
手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 3次元形状データ生成装置 3 NCプログラム記憶部 4 素材形状記憶部 5 工具形状記憶部 6 素材格子記憶部 7 加工後格子記憶部 8 表面格子記憶部 9 最適化表面格子記憶部 10 形状データ記憶部 11 素材格子作成部 12 工具経路処理部 13 表面格子抽出部 14 表面格子最適化処理部 15 形状データ生成部 P 格子点 T 被加工物 f 垂直ベクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角野 充彦 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 Fターム(参考) 5B046 BA08 BA10 DA08 FA18 KA03 5H269 AB19 BB05 BB08 QE05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NC工作機械における工具の移動経路等
    を含むNCプログラムと、前記工具の工具形状データ
    と、前記工具により加工される被加工物の素材形状デー
    タとに基づいて、前記被加工物に対する加工後の3次元
    形状データを生成する3次元形状データ生成方法であっ
    て、 前記素材形状データに基づいて、前記被加工物を、互い
    に直交する3軸方向に整列された多数の格子点からな
    り、各格子点が3次元座標データと前記3軸方向で隣接
    する格子点間の接続情報とで定義される立体格子点デー
    タに置換する処理と、 前記NCプログラム,前記工具形状データ及び前記素材
    形状データに基づいて、前記被加工物に対する前記工具
    の移動領域に関するデータを生成すると共に、該工具の
    移動領域内にある前記立体格子点データの格子点を消去
    し、且つ残った格子点の前記接続情報を更新する処理
    と、 前記残った格子点の各座標データ及び接続情報に基づい
    て、前記被加工物に対する加工後の3次元形状データを
    生成する処理とを順次実施することを特徴とする3次元
    形状データ生成方法。
  2. 【請求項2】 前記格子点の接続情報を更新した後、前
    記残った格子点の接続情報に基づいて、前記加工後の被
    加工物の表面を形成する表面格子点を抽出する処理と、
    該表面格子点の各座標データ及び接続情報に基づいて、
    前記被加工物に対する加工後の3次元形状データを生成
    する処理とを順次実施することを特徴とする請求項1記
    載の3次元形状データ生成方法。
  3. 【請求項3】 前記表面格子点を抽出した後、前記表面
    格子点の相互間で隣接する格子点により4角形状を形成
    し、該4角形状に垂直ベクトルを設定した後、前記垂直
    ベクトルが相互に平行し、相互に隣接する4角形状同士
    を統合して、より大きな4角形状を定義可能な最適化表
    面格子点を抽出する処理と、 抽出された最適化表面格子点の各座標データ及び接続情
    報に基づいて、前記被加工物に対する加工後の3次元形
    状データを生成する処理とを順次実施することを特徴と
    する請求項2記載の3次元形状データ生成方法。
  4. 【請求項4】 NC工作機械における工具の移動経路等
    を含むNCプログラムと、前記工具の工具形状データ
    と、前記工具により加工される被加工物の素材形状デー
    タとに基づいて、前記被加工物に対する加工後の3次元
    形状データを生成する3次元形状データ生成装置であっ
    て、 前記素材形状データに基づいて、前記被加工物を、互い
    に直交する3軸方向に整列された多数の格子点からな
    り、各格子点が3次元座標データと前記3軸方向で隣接
    する格子点間の接続情報とで定義される立体格子点デー
    タに置換する素材格子作成部と、 前記NCプログラム,前記工具形状データ及び前記素材
    形状データに基づいて、前記被加工物に対する前記工具
    の移動領域に関するデータを生成すると共に、該工具の
    移動領域内にある前記立体格子点データの格子点を消去
    し、且つ残った格子点の前記接続情報を更新する工具経
    路処理部と、 前記残った格子点の各座標データ及び接続情報に基づい
    て、前記被加工物に対する加工後の3次元形状データを
    生成する形状データ生成部とを備えてなることを特徴と
    する3次元形状データ生成装置。
  5. 【請求項5】 前記工具経路処理部により格子点の接続
    情報を更新した後、前記残った格子点の接続情報に基づ
    いて、前記加工後の被加工物の表面を形成する表面格子
    点を抽出する表面格子抽出部を備え、前記形状データ生
    成部は、前記表面格子点の各座標データ及び接続情報に
    基づいて、前記被加工物に対する加工後の3次元形状デ
    ータを生成することを特徴とする請求項4記載の3次元
    形状データ生成装置。
  6. 【請求項6】 前記抽出した表面格子点の相互間で隣接
    する格子点により4角形状を形成し、該4角形状に垂直
    ベクトルを設定した後、前記垂直ベクトルが相互に平行
    し、相互に隣接する4角形状を統合して、より大きな4
    角形状を定義可能な最適化表面格子点を抽出する最適化
    処理部を備え、前記形状データ生成部は、前記最適化表
    面格子点の各座標データ及び接続情報に基づいて、前記
    被加工物に対する加工後の3次元データを生成すること
    を特徴とする請求項5記載の3次元形状データ生成装
    置。
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