JP2007193552A - Apparatus and method for creating plane model - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、NC加工技術(数値制御加工技術)で用いられる面モデルを作成する技術に関する。特に、加工面を記述する加工面データに基づいて、その加工面を素材に形成するための工具経路を定める工具参照面モデルを作成する技術に関する。また、工具の経路を記述している工具経路データに基づいて、その工具経路を移動する工具によって素材に形成される加工面モデルを作成する技術に関する。 The present invention relates to a technology for creating a surface model used in NC machining technology (numerical control machining technology). In particular, the present invention relates to a technique for creating a tool reference surface model that defines a tool path for forming a processed surface on a material based on processed surface data describing the processed surface. The present invention also relates to a technique for creating a machining surface model formed on a material by a tool that moves along a tool path based on tool path data describing a tool path.
NC加工技術は、工具と素材を予め教示された移動経路に沿って相対移動させることによって、素材に所定の加工面を形成する。加工面の形状は、三次元CAD(Computer Aided Design)装置等を用いて作成された加工面データで表現される。NC工作機械を用いて素材に加工面を形成するためには、その加工面を記述する加工面データに基づいて、工具の移動経路を定める必要がある。
NC加工技術では、工具の位置を座標で記述するために、工具に基準点が定められている。それにより、工具の移動経路は、工具の基準点の移動経路によって定められる。工具の移動経路は、工具の刃先面を加工面に接触させながら移動させたときに、工具基準点が移動する経路に等しい。即ち、工具の移動経路は、加工面から工具形状分だけオフセットさせた面上に位置することとなる。このオフセット面を工具参照面という。工具の移動経路を定めるためには、加工面を記述する加工面データに基づいて、工具参照面モデルを作成する必要がある。
特許文献1には、逆オフセット法を利用して、工具参照面モデルを作成する技術が記載されている。逆オフセット法は、加工面を点群あるいは微小平面群(STL: Stereo lithography)等の近似要素で近似し、工具形状を加工時の姿勢に対して反転させた仮想反転工具を、工具基準点が各近似要素に位置するように配置する。そして、配置した仮想反転工具形状群の包絡面を求めることによって、工具参照面のモデルを作成するものである。
In the NC machining technique, a reference point is defined for a tool in order to describe the position of the tool with coordinates. Thereby, the movement path of the tool is determined by the movement path of the reference point of the tool. The movement path of the tool is equal to the path along which the tool reference point moves when the tool cutting edge surface is moved while being in contact with the machining surface. That is, the movement path of the tool is located on a surface offset by the tool shape from the machining surface. This offset surface is called a tool reference surface. In order to determine the movement path of the tool, it is necessary to create a tool reference surface model based on the machining surface data describing the machining surface.
特許文献1の技術では、曲面等によって記述されている加工面を直接取り扱うことができないことから、加工面を近似要素群で近似した近似モデルに基づいて、工具参照面を計算する必要が生じる。そのことから、作成される工具参照面モデルには、近似処理に起因する誤差が生じてしまう。この誤差を低減するためには、加工面を細かに近似することが必要となるが、細かな近似処理を行うほど、計算負荷は増大してしまう。近似モデルを用いることなく、工具参照面モデルを精度よく作成する技術が必要とされている。
また、NC加工技術では、例えば実際の加工に先立って工具の経路を評価するために、工具経路データに基づいて、素材に形成される加工面のモデルを精度よく作成する技術が必要とされている。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、工具参照面モデルや加工面モデルを精度よく作成するための技術を提供する。
In the technique of
Further, in the NC machining technology, for example, in order to evaluate a tool path prior to actual machining, a technique for accurately creating a model of a machining surface formed on a material based on tool path data is required. Yes.
The present invention solves the above problems. The present invention provides a technique for accurately creating a tool reference surface model and a machining surface model.
本発明の技術は、加工面を記述している加工面データに基づいて、その加工面を素材に加工するための工具の経路を定める工具参照面モデルを作成する装置に具現化することができる。この工具参照面モデルの作成装置は、加工面データの記憶手段と、工具形状データの記憶手段と、加工面格子データを作成する手段と、転置工具格子データと転置距離場データを作成する手段と、併合格子データを作成する手段と、併合距離場データを作成する手段と、工具参照面モデルを作成する手段とを備えている。
加工面データは、加工面が配置された三次元空間を記述している。工具形状データは、工具基準点を基準にして工具形状を記述している。
加工面格子データを作成する手段は、加工面データが記述する三次元空間に三次元格子を区画し、加工面が通過する単位三次元格子を特定し、その単位三次元格子内の加工面上に代表点を決定し、特定した単位三次元格子群と決定した代表点群とを対応付けて記述する加工面格子データを作成する。
転置工具格子データと転置距離場データを作成する手段は、前記三次元格子を区画した三次元空間に、工具形状データに記述されている工具形状を、前記加工面上の代表点に工具基準点を位置させるとともに、加工時の姿勢に対して反転させて配置したときに、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から工具形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、工具形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する転置工具格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する転置距離場データを作成する。ここで、転置工具格子データと転置距離場データを、加工面格子データに記述されている代表点毎に作成する。
併合格子データを作成する手段は、転置工具格子データ群のそれぞれに記述されている単位三次元格子群領域を併合した、併合単位三次元格子群領域の境界に位置する単位三次元格子群を特定し、特定した単位三次元格子群を記述する併合格子データを作成する。
併合距離場データを作成する手段は、併合格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、転置距離場データ群に対応付けて記述されている距離値のなかの最小値を特定し、特定した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する併合距離場データを作成する。
工具参照面モデルを作成する手段は、併合距離場データに記述されている格子点の位置と距離値に基づいて、工具参照面モデルを作成する。
The technology of the present invention can be embodied in an apparatus that creates a tool reference surface model that determines a path of a tool for processing a processed surface into a material based on processed surface data describing the processed surface. . The tool reference plane model creation device includes a machining surface data storage unit, a tool shape data storage unit, a machining surface grid data creation unit, a transposition tool grid data and a transposition distance field data creation unit, Means for creating merged grid data, means for creating merged distance field data, and means for creating a tool reference plane model.
The processed surface data describes a three-dimensional space in which processed surfaces are arranged. The tool shape data describes the tool shape with reference to the tool reference point.
The processing surface grid data is created by dividing the 3D grid into the 3D space described by the machining surface data, identifying the unit 3D grid through which the machining surface passes, and on the machining surface in the unit 3D grid. Then, a representative point is determined, and processed surface lattice data is created in which the identified unit three-dimensional lattice group and the determined representative point group are associated with each other.
The means for creating the transposed tool grid data and the transposed distance field data includes a tool reference point with the tool shape described in the tool shape data as a representative point on the machining surface in a three-dimensional space defining the three-dimensional grid. The unit 3D lattice group through which the tool shape boundary passes is specified and the tool is determined from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group. Displacement tool grid data describing the unit 3D grid group area where the tool shape exists, and the distance value to describe the distance value to the grid point by calculating the distance value to the boundary of the shape. Create data. Here, the transposition tool grid data and the transposition distance field data are created for each representative point described in the machining plane grid data.
The means to create the merged grid data is to identify the unit 3D grid group located at the boundary of the merged unit 3D grid group area by merging the unit 3D grid group areas described in each of the transposed tool grid data groups Then, merged grid data describing the specified unit 3D grid group is created.
The means for creating the merged distance field data is the minimum value of the distance values described in association with the transposed distance field data group for each grid point belonging to the unit 3D grid group described in the merged grid data. And the merged distance field data describing the identified distance value in association with the position of the grid point is created.
The means for creating a tool reference plane model creates a tool reference plane model based on the positions of grid points and distance values described in the merged distance field data.
工具参照面モデルの作成装置は、先ず、加工面が配置されている三次元空間に三次元格子を区画し、加工面が通過する単位三次元格子群を特定し、その単位三次元格子内の加工面上に代表点を決定する。加工面が通過する単位三次元格子毎に代表点を定めることによって、加工面上の代表点を三次元空間の各方向に関して比較的に均等に定めることができる。それにより、様々な方向に広がる加工面を取扱うことができる。
次いで、工具参照面モデルの作成装置は、加工面上に定めた代表点毎に、転置工具格子データと転置距離場データを作成する。転置工具格子データと転置距離場データは、加工面上に定めた代表点に工具基準点を位置させるとともに、加工時の姿勢に対して反転させて配置した工具形状を、三次元格子空間で表現する。即ち、転置工具格子データは、三次元格子空間に反転配置した工具形状を、工具形状が存在する単位三次格子群領域によって記述する。転置距離場データは、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群に属する各格子点から工具形状の境界までの距離値を記述することによって、工具形状の境界が通過する単位三次元格子内における工具形状の境界位置を示す。
The tool reference plane model creation apparatus first partitions a three-dimensional lattice in a three-dimensional space in which a machining surface is arranged, specifies a unit three-dimensional lattice group through which the machining surface passes, and stores the unit three-dimensional lattice in the unit three-dimensional lattice. A representative point is determined on the processing surface. By defining the representative point for each unit three-dimensional lattice through which the processing surface passes, the representative point on the processing surface can be determined relatively evenly in each direction of the three-dimensional space. Thereby, the processing surface which spreads in various directions can be handled.
Next, the tool reference surface model creation device creates transposed tool grid data and transposed distance field data for each representative point determined on the machining surface. Transposed tool grid data and transposed distance field data represent the tool shape in which the tool reference point is positioned at the representative point defined on the machining surface and reversed with respect to the machining posture, and is represented in a three-dimensional grid space. To do. That is, in the transposed tool grid data, the tool shape inverted and arranged in the three-dimensional grid space is described by the unit tertiary grid group region where the tool shape exists. Transposition distance field data describes the distance between each grid point belonging to the unit 3D grid group through which the tool shape boundary passes and the tool shape boundary. The tool shape boundary position at.
次いで、工具参照面モデルの作成装置は、加工面上の代表点毎に作成した転置工具格子データ群を用いて、併合格子データを作成する。転置工具格子データ群のそれぞれが記述する単位三次元格子群領域は、加工面上の一の代表点に反転配置した工具形状に対応する。従って、転置工具格子データ群のそれぞれが記述する単位三次元格子群領域を併合した領域は、加工面上の各代表点に反転配置した工具形状群の包絡形状に対応し、その併合領域の境界に位置する単位三次元格子群は、加工面上の各代表点に反転配置した工具形状群の包絡境界面が通過するものとなる。工具形状群の包絡境界面は工具参照面に対応することから、併合格子データは、工具参照面が通過する単位三次元格子群を記述するものとなる。
次いで、工具参照面モデルの作成装置は、併合格子データと、加工面上の代表点毎に作成した転置距離場データ群を用いて、併合距離場データを作成する。併合格子データが記述する単位三次元格子群に属する各格子点に対して、転置距離場データ群に記述されている距離値のなかの最小値は、加工面上の各代表点に反転配置した工具形状群の包絡境界面までの距離値を示す。即ち、工具境界面までの距離値を示す。従って、併合格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、転置距離場データ群に記述されている距離値のなかの最小値を抽出することによって、工具参照面が通過する単位三次元格子群に属する格子点毎に、工具参照面までの距離値を記述する併合距離場データを得ることができる。
最後に、工具参照面モデルの作成装置は、併合距離場データを用いて、三次元空間に配置された工具参照面を表す工具参照面モデルを作成する。併合距離場データは、工具参照面が通過する単位三次元格子に属する格子点毎に、工具参照面までの距離値を記述している。格子点毎に記述されている距離値に基づいて、工具参照面モデルを作成することができる。
この工具参照面モデルの作成装置によると、加工面や工具形状等を近似要素等で近似した近似モデルを用いる必要がなく、工具参照面モデルを精度よく作成することができる。
Next, the tool reference plane model creation device creates merged grid data using the transposed tool grid data group created for each representative point on the machining surface. A unit three-dimensional lattice group region described by each of the transposed tool lattice data groups corresponds to a tool shape that is inverted and arranged at one representative point on the processing surface. Therefore, the region obtained by merging the unit three-dimensional lattice group region described by each of the transposed tool lattice data group corresponds to the envelope shape of the tool shape group that is inverted and arranged at each representative point on the processing surface, and the boundary of the merged region. In the unit three-dimensional lattice group located at, the envelope boundary surface of the tool shape group reversely arranged at each representative point on the processing surface passes. Since the envelope boundary surface of the tool shape group corresponds to the tool reference surface, the merged lattice data describes a unit three-dimensional lattice group through which the tool reference surface passes.
Next, the tool reference plane model creation device creates merged distance field data using the merged grid data and the transposed distance field data group created for each representative point on the machined surface. For each grid point belonging to the unit 3D grid group described by the merged grid data, the minimum value among the distance values described in the transposed distance field data group is inverted at each representative point on the processing surface. The distance value to the envelope boundary surface of a tool shape group is shown. That is, the distance value to the tool boundary surface is shown. Therefore, the tool reference plane passes by extracting the minimum value of the distance values described in the transposed distance field data group for each grid point belonging to the unit 3D grid group described in the merged grid data. The merged distance field data describing the distance value to the tool reference plane can be obtained for each lattice point belonging to the unit three-dimensional lattice group.
Finally, the tool reference plane model creation apparatus creates a tool reference plane model representing a tool reference plane arranged in a three-dimensional space using the merged distance field data. The merged distance field data describes the distance value to the tool reference plane for each grid point belonging to the unit three-dimensional grid through which the tool reference plane passes. A tool reference plane model can be created based on the distance value described for each grid point.
According to this tool reference surface model creation device, it is not necessary to use an approximate model that approximates a machining surface, a tool shape, or the like with an approximate element, and the tool reference surface model can be created with high accuracy.
上記した工具参照面モデルの作成装置において、加工面格子データを作成する手段は、特定した単位三次元格子の中心から最寄りに位置する加工面上の最寄点を、前記加工面上の代表点に決定することが好ましい。
それにより、加工面上の代表点を三次元の各方向に関してより均等に定めることができる。
In the above-described tool reference surface model creation device, the means for creating the machining surface grid data includes the nearest point on the machining surface located closest to the center of the specified unit three-dimensional grid as a representative point on the machining surface. It is preferable to determine this.
Thereby, the representative points on the processed surface can be determined more uniformly in each of the three-dimensional directions.
本発明の技術は、加工面を記述している加工面データに基づいて、その加工面を素材に加工する工具参照面モデルを作成する方法に具現化することもできる。この工具参照面モデルを作成する方法は、加工面データを用意する工程と、工具形状データを用意する工程と、加工面格子データを作成する工程と、転置工具格子データと転置距離場データを作成する工程と、併合格子データを作成する工程と、併合距離場データを作成する工程と、工具参照面モデルを作成する工程とを備えている。
この工具参照面モデルの作成方法によると、加工面や工具形状等を近似要素等で近似した近似モデルを用いる必要がなく、工具参照面モデルを精度よく作成することができる。
The technique of the present invention can also be embodied in a method of creating a tool reference surface model that processes a processed surface into a material based on processed surface data describing the processed surface. This method of creating a tool reference plane model includes a process of preparing machining surface data, a process of preparing tool shape data, a process of creating machining surface grid data, and creating transposed tool grid data and transposition distance field data. A step of creating merged grid data, a step of creating merged distance field data, and a step of creating a tool reference plane model.
According to this method for creating a tool reference surface model, it is not necessary to use an approximate model that approximates a machining surface, a tool shape, or the like with an approximate element, and the tool reference surface model can be created with high accuracy.
本発明はまた、工具の経路を記述している工具経路データに基づいて、その工具経路に沿って工具を移動させたときに素材に形成される加工面のモデルを作成する装置を提供する。この加工面モデルの作成装置は、工具経路データの記憶手段と、素材形状データの記憶手段と、工具形状データの記憶手段と、工具経路格子データを作成する手段と、素材格子データと素材距離場データを作成する手段と、正置工具格子データと正置距離場データを作成する手段と、差分格子データを作成する手段と、加工面モデルを作成する手段とを備えている。
工具経路データは、工具経路が配置された三次元空間を記述している。素材形状データは、素材形状を記述している。工具形状データは、工具基準点を基準にして工具形状を記述している。
工具経路格子データを作成する手段は、工具経路データに記述されている三次元空間に三次元格子を区画し、工具経路が通過する単位三次元格子を特定し、その単位三次元格子内の工具経路上に代表点を決定し、特定した単位三次元格子と決定した代表点とを対応付けて記述する工具経路格子データを作成する。
素材格子データと素材距離場データを作成する手段は、前記三次元格子を区画した三次元空間に、素材形状データに記述されている素材形状を配置したときに、素材形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から素材形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、素材形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する素材格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する素材距離場データを作成する。
正置工具格子データと正置距離場データを作成する手段は、前記三次元格子を区画した三次元空間に、工具形状データに記述されている工具形状を、前記工具経路上の代表点に工具基準点を位置させるとともに加工時の姿勢で配置したときに、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から工具形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、工具形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する正置工具格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する正置距離場データを作成する。
差分格子データを作成する手段は、素材格子データに記述されている単位三次元格子群領域から、正置工具格子データ群に記述されている単位三次元格子群領域と共通する領域を除外した、差分単位三次元格子群領域の境界に位置する単位三次元格子群を特定し、特定した単位三次元格子群を記述する差分格子データを作成する。
差分距離場データを作成する手段は、差分格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、素材距離場データに記述されている距離値と、正置距離場データに対応付けて記述されている距離値の正負を反転させた距離値のなかから最大値を特定し、特定した最大距離値を格子点の位置に対応付けて記述する差分距離場データを作成する。
加工面モデルを作成する手段は、差分距離場データに記述されている格子点の位置と距離値に基づいて、加工面モデルを作成する。
The present invention also provides an apparatus for creating a model of a machining surface formed on a material when a tool is moved along the tool path based on tool path data describing the path of the tool. This machined surface model creation device includes tool path data storage means, material shape data storage means, tool shape data storage means, tool path grid data creation means, material grid data and material distance field. Means for creating data, means for creating correct tool grid data and correct distance data, data for creating difference grid data, and means for creating a machined surface model are provided.
The tool path data describes a three-dimensional space in which tool paths are arranged. The material shape data describes the material shape. The tool shape data describes the tool shape with reference to the tool reference point.
The means for creating the tool path grid data divides the 3D grid in the 3D space described in the tool path data, identifies the unit 3D grid through which the tool path passes, and the tools in the unit 3D grid A representative point is determined on the path, and tool path grid data describing the identified unit three-dimensional grid in association with the determined representative point is created.
The means for creating the material grid data and the material distance field data is a unit through which the boundary of the material shape passes when the material shape described in the material shape data is arranged in the three-dimensional space that partitions the three-dimensional lattice. A material grid that describes a unit 3D lattice group area where a material shape exists by specifying a 3D lattice group and calculating the distance from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group to the boundary of the material shape. Material distance field data that describes the data and the calculated distance value in association with the position of the grid point is created.
The means for creating the in-place tool grid data and the in-place distance field data includes a tool shape described in the tool shape data in a three-dimensional space defined by the three-dimensional grid, and a tool at a representative point on the tool path. Specify the unit 3D lattice group through which the tool shape boundary passes when the reference point is positioned and arranged in the machining posture, and from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group to the tool shape boundary Each of the distance values of the tool, and a normal tool grid data that describes the unit three-dimensional grid group area where the tool shape exists, and a normal distance field data that describes the calculated distance value in association with the position of the grid point create.
Means for creating the difference grid data, from the unit three-dimensional lattice group region described in the material grid data, excludes the region common to the unit three-dimensional lattice group region described in the orthopedic tool grid data group, A unit three-dimensional lattice group located at the boundary of the difference unit three-dimensional lattice group region is specified, and difference lattice data describing the specified unit three-dimensional lattice group is created.
The means for creating the difference distance field data corresponds to the distance value described in the material distance field data and the in-place distance field data for each lattice point belonging to the unit 3D lattice group described in the difference lattice data. A maximum value is specified from the distance values obtained by reversing the sign of the distance value described in addition, and differential distance field data that describes the specified maximum distance value in association with the position of the grid point is created.
The means for creating a machined surface model creates a machined surface model based on the position and distance value of the grid points described in the differential distance field data.
加工面モデルの作成装置は、先ず、工具経路が配置されている三次元空間に三次元格子を区画し、工具経路が通過する単位三次元格子群を特定し、特定した各単位三次元格子内の加工面上に代表点を決定する。工具経路が通過する単位三次元格子毎に代表点を定めることによって、工具経路上の代表点を三次元の各方向に関して比較的に均等に定めることができる。それにより、様々な方向に伸びる工具経路を取扱うことができる。
次いで、加工面モデルの作成装置は、素材格子データと素材距離場データを作成する。素材格子データと素材距離場データは、素材形状を三次元格子空間で表現するものである。素材格子データは、三次元格子空間に配置した素材形状を、素材形状が存在する単位三次格子群領域によって記述する。素材距離場データは、素材形状の境界が通過する単位三次元格子群に属する各格子点から素材形状の境界までの距離値を記述することによって、素材形状の境界が通過する単位三次元格子内における素材形状の境界位置を示す。
次いで、加工面モデルの作成装置は、正置工具格子データと正置距離場データを作成する。正置工具格子データと正置距離場データは、工具経路上に定めた代表点に工具基準点を位置させるとともに、加工時の姿勢で配置した工具形状を、三次元格子空間で表現する。即ち、正置工具格子データは、三次元格子空間に配置した工具形状を、工具形状が存在する単位三次格子群領域によって記述する。正置距離場データは、工具形状の境界が通過する単位三次元格子の各格子点から工具形状の境界までの距離値を記述することによって、工具形状の境界が通過する単位三次元格子内における工具形状の境界位置を示す。
The machine surface model creation device first divides a three-dimensional grid in a three-dimensional space in which tool paths are arranged, identifies a unit three-dimensional grid group through which the tool path passes, and within each identified unit three-dimensional grid. A representative point is determined on the processed surface. By defining a representative point for each unit three-dimensional lattice through which the tool path passes, the representative point on the tool path can be determined relatively uniformly in each of the three-dimensional directions. Thereby, a tool path extending in various directions can be handled.
Next, the machined surface model creation device creates material grid data and material distance field data. The material grid data and material distance field data express the material shape in a three-dimensional lattice space. The material lattice data describes the material shape arranged in the three-dimensional lattice space by the unit tertiary lattice group region where the material shape exists. Material distance field data describes the distance value from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group through which the material shape boundary passes to the material shape boundary, to the inside of the unit 3D lattice through which the material shape boundary passes. Indicates the boundary position of the material shape at.
Next, the machined surface model creation device creates correct tool grid data and correct distance data. The orthopedic tool grid data and the orthopedic distance field data position the tool reference point at the representative point determined on the tool path, and express the tool shape arranged in the posture at the time of machining in the three-dimensional grid space. That is, in the normal tool lattice data, the tool shape arranged in the three-dimensional lattice space is described by the unit tertiary lattice group region where the tool shape exists. In-place distance field data describes the distance value from each grid point of the unit 3D grid through which the tool shape boundary passes to the tool shape boundary. Indicates the boundary position of the tool shape.
次いで、加工面モデルの作成装置は、素材格子データと正置工具格子データを用いて、差分格子データを作成する。素材格子データに記述されている単位三次元格子群領域は、素材形状に対応する。正置工具格子データに記述されている単位三次元格子群領域は、工具形状に対応する。従って、素材格子データに記述されている単位三次元格子群領域から、正置工具格子データに記述されている単位三次元格子群領域と共通する領域を除外した、差分単位三次元格子群領域は、加工後の素材形状に対応する。差分格子データは、その単位三次元格子群領域の境界に位置する単位三次元格子群を記述するものであり、素材に形成される加工面が通過する単位三次元格子群を記述する。
次いで、加工面モデルの作成装置は、差分格子データと、素材距離場データと、正置距離場データを用いて、差分距離場データを作成する。差分格子データが記述する単位三次元格子群に属する各格子点に対して、素材距離場データが記述する距離値と、正置距離場データが記述する距離値の正負を反転させた距離値のうちの最大値は、素材に形成される加工面までの距離値を示す。従って、差分格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、素材距離場データが記述する距離値と、正置距離場データに記述されている距離値の正負を反転させた距離値のうちの最大値を抽出することによって、素材に形成される加工面が通過する単位三次元格子群に属する格子点毎に、加工面までの距離値を記述する差分距離場データを得ることができる。
最後に、加工面モデルの作成装置は、差分距離場データを用いて、素材に形成される加工面を表す加工面モデルを作成する。差分距離場データは、加工面が通過する単位三次元格子群に属する格子点毎に、加工面までの距離値を記述している。格子点毎に記述されている距離値に基づいて、加工面を表現する加工面モデルを作成することができる。
この加工面モデルの作成装置によると、工具経路や素材形状や工具形状等を近似要素等で近似した近似モデルを用いる必要がなく、加工面モデルを精度よく作成することができる。
Next, the machined surface model creation device creates difference grid data using the material grid data and the in-place tool grid data. The unit three-dimensional lattice group region described in the material lattice data corresponds to the material shape. The unit three-dimensional lattice group region described in the in-place tool lattice data corresponds to the tool shape. Therefore, the difference unit 3D grid group area, which excludes the area common to the unit 3D grid group area described in the in-place tool grid data from the unit 3D grid group area described in the material grid data, is Corresponds to the material shape after processing. The differential grid data describes a unit 3D grid group positioned at the boundary of the unit 3D grid group region, and describes a unit 3D grid group through which a machining surface formed on the material passes.
Next, the machined surface model creation device creates the difference distance field data using the difference grid data, the material distance field data, and the in-place distance field data. For each grid point belonging to the unit 3D grid group described by the differential grid data, the distance value described by the material distance field data and the distance value obtained by inverting the sign of the distance value described by the on-set distance field data are reversed. The maximum value among them indicates the distance value to the processed surface formed on the material. Therefore, for each grid point belonging to the unit 3D grid group described in the differential grid data, the distance value described in the material distance field data and the sign of the distance value described in the in-place distance field data are reversed. For each grid point belonging to the unit 3D grid group through which the machining surface formed on the material passes, the differential distance field data describing the distance value to the machining surface is extracted. Obtainable.
Finally, the machined surface model creation device creates a machined surface model representing the machined surface formed on the material using the difference distance field data. The differential distance field data describes a distance value to the machining surface for each lattice point belonging to the unit three-dimensional lattice group through which the machining surface passes. A machined surface model representing a machined surface can be created based on the distance value described for each grid point.
According to this machined surface model creation apparatus, it is not necessary to use an approximate model obtained by approximating a tool path, a material shape, a tool shape, or the like with an approximate element or the like, and a machined surface model can be created with high accuracy.
本発明の技術は、工具の経路を記述している工具経路データに基づいて、その工具経路に沿って工具を移動させたときに素材に形成される加工面モデルを作成する方法にも具現化される。この加工面モデルの作成方法は、工具経路データを用意する工程と、素材形状データを用意する工程と、工具形状データを用意する工程と、工具経路格子データを作成する工程と、素材格子データと素材距離場データを作成する工程と、正置工具格子データと正置距離場データを作成する工程と、差分格子データを作成する工程と、加工面モデルを作成する工程とを備えている。
この加工面モデルの作成方法によると、工具経路や素材形状や工具形状等を近似要素等で近似した近似モデルを用いる必要がなく、加工面モデルを精度よく作成することができる。
The technology of the present invention is also embodied in a method for creating a machining surface model formed on a material when a tool is moved along the tool path based on tool path data describing the path of the tool. Is done. The machining surface model creation method includes a step of preparing tool path data, a step of preparing material shape data, a step of preparing tool shape data, a step of creating tool path grid data, The method includes a step of creating material distance field data, a step of creating correct tool grid data and correct distance field data, a step of creating difference grid data, and a step of creating a machining surface model.
According to this method of creating a machined surface model, it is not necessary to use an approximate model obtained by approximating a tool path, a material shape, a tool shape, or the like with an approximate element or the like, and a machined surface model can be created with high accuracy.
本発明によって、NC加工技術で用いる面モデルを精度よく作成することができ、NC加工の加工品質を向上することができる。 According to the present invention, a surface model used in NC machining technology can be created with high accuracy, and machining quality of NC machining can be improved.
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
(形態1) 加工面データや工具形状データは、3次元CAD装置を用いて作成される。
(形態2) 格子データ作成部は、先ず、三次元格子が区画された空間に、工具形状データが記述する工具形状を、工具基準点を原点に位置させるとともに基準となる姿勢で配置したときに、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群を記述する工具格子データを作成する。次いで、格子データ作成部は、工具格子データを用いて、加工面上の代表点毎に転置工具格子データを作成する。
First, the main features of the embodiments described below are listed.
(Mode 1) The machining surface data and tool shape data are created using a three-dimensional CAD device.
(Mode 2) The grid data creation unit first places the tool shape described by the tool shape data in the space defined by the three-dimensional grid with the tool reference point at the origin and the reference posture. Tool grid data describing a unit three-dimensional grid group through which the boundary of the tool shape passes is created. Next, the grid data creation unit creates transposed tool grid data for each representative point on the machining surface using the tool grid data.
(第1実施例)
図1は、本発明を実施した第1実施例の工具参照面モデルの作成装置10の機能的な構成を示している。工具参照面モデルの作成装置10は、加工面を記述している加工面データに基づいて、その加工面を素材に加工するための工具経路を定める工具参照面モデルを作成する。工具参照面モデルの作成装置10が作成した工具参照面モデルは、数値制御(NC)工作機械に教示する工具経路データを作成するのに用いることができる。
図1に示すように、工具参照面モデルの作成装置10は、機能的に、データ記憶部20と、データ作成部50と、入出力部70を備えている。工具参照面モデルの作成装置10は、主にコンピュータ装置を用いて構成されており、コンピュータ装置のハードウエアやソフトウエア等によって、データ記憶部20やデータ作成部50や入出力部70が構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a functional configuration of a tool reference plane
As shown in FIG. 1, the tool reference plane
データ記憶部20は、加工面データ22と、工具形状データ24と、加工面格子データ26と、工具格子データ28と、転置工具格子データ30群と、転置距離場データ32群と、併合格子データ34と、併合距離場データ36と、工具参照面データ38等を記憶することができる。加工面データ22と工具形状データ24は、入出力部70を介して外部から教示され、データ記憶部20に記憶される。加工面格子データ26と、工具格子データ28と、転置工具格子データ30と、転置距離場データ32と、併合格子データ34と、併合距離場データ36と、工具参照面データ38は、データ作成部50によって作成される。
データ作成部50は、格子データ作成部52と、転置データ作成部54と、併合データ作成部56と、工具参照面データ作成部58を備えている。格子データ作成部52は、加工面データ22を用いて、加工面格子データ26を作成する。また、格子データ作成部52は、工具形状データ24を用いて、工具格子データ28を作成する。転置データ作成部54は、加工面格子データ26と工具格子データ28を用いて、転置工具格子データ30群と、転置距離場データ32群を作成する。併合データ作成部56は、転置工具格子データ30群を用いて、併合格子データ34を作成する。また、併合データ作成部56は、転置距離場データ32群と併合格子データ34群を用いて、併合距離場データ36を作成する。工具参照面データ作成部58は、併合格子データ34と併合距離場データ36を用いて、工具参照面モデルを記述する工具参照面データ38を作成する。
The
The
図2は、工具参照面モデルの作成装置10が、工具参照面モデルを作成する際に実行する処理の流れを示すフローチャートである。図2に示すフローに沿って、工具参照面モデルの作成装置10が、外部から教示された加工面データ22と工具形状データ24に基づいて、工具参照面モデルを記述する工具参照面データ38を作成する処理の流れについて説明する。
ステップS2において、工具参照面モデルの作成装置10は、入出力部70を介して加工面データ22と工具形状データ24を入力し、データ記憶部20に記憶する。加工面データ22と工具形状データ24は、外部の三次元CAD装置等によって作成される。
図3は、加工面データ22が記述する加工面22aの一例を示している。図3に例示するように、加工面データ22は、xyz空間に配置された複数の基本形状によって、素材123aに形成する加工面22aを記述している。基本形状には、例えば頂点Vや稜線Cや面S等が用いられている。稜線Cには、例えば直線や曲線等が用いられており、面Sには、平面、円柱面、球面、自由曲面等が用いられている。稜線Cは、パラメータtを用いた曲線表現式C(t)で記述されている。面Sは、パラメータu,vを用いた面表現式S(u,v)で記述されている。加工面22aを記述している基本形状V、C、Sには、それぞれを識別可能な識別子IDが割り当てられている。
なお、加工面データ22は、xyz空間に配置された点群や、xyz空間に配置された基準平面群(STL: Stereo lithography)によって、加工面22aを近似して記述するデータであってもよい。
図4は、工具形状データ24が記述する工具形状24aの一例を示している。図4に例示するように、工具形状データ24は、xyz空間に配置された複数の基本形状(頂点V、稜線C、面S等)によって、工具形状24aの境界面24bを記述している。工具形状データ24は、工具基準点24cの配置位置をxyz空間の原点とし、基準となる姿勢(ここでは工具軸がz軸に平行)で工具形状24aを配置した状態を記述している。工具形状24aの境界面24bを記述する各基本形状C、Sには、それぞれを識別可能な識別子IDが割り当てられている。
なお、工具形状データ22は、xyz空間に配置された点群や、xyz空間に配置された基準平面群(STL)によって、工具形状24aの境界面24bを近似して記述するものでもよい。
また、図4はボールエンドミルを例示しているが、工具参照面モデルの作成装置10は、フラットエンドミルやラジアスエンドミル等の他の回転工具、あるいは他の非回転工具用の工具参照面データ38を作成することもできる。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing executed when the tool reference plane
In step S <b> 2, the tool reference surface
FIG. 3 shows an example of the machined
The processed
FIG. 4 shows an example of the
The
Although FIG. 4 illustrates a ball end mill, the tool reference plane
図2のステップS4では、データ作成部50の格子データ作成部52が、加工面格子データ26と工具格子データ28を作成する。格子データ作成部52は、データ記憶部20に記憶されている加工面データ22を用いて加工面格子データ26を作成し、データ記憶部20に記憶されている工具形状データ24を用いて工具格子データ28を作成する。
図5を参照して、格子データ作成部52が加工面格子データ26を作成する処理について説明する。図5に示すように、格子データ作成部52は、加工面データ22が工具形状22aを記述しているxyz空間に三次元格子を区画したときに、区画されたボクセル(Volume cell:単位三次元格子)VXL群のなかで、加工面22aが通過する加工面ボクセルVXLaを特定する。また、格子データ作成部52は、特定した加工面ボクセルVXLa内の加工面22a上に代表点Naと、代表点Naが属する基本形状の識別子IDを特定する。このとき、格子データ作成部52は、加工面ボクセルVXLの中心点Gから最寄りに位置する加工面22a上の最寄点を、加工面22a上の代表点Naと決定する。なお、代表点Naは、中心点gから最寄りに位置する加工面22a上の最寄点に必ずしも限定されない。なお、図5では、図示を明瞭化するために、区画するボクセルの大きさaを、実際よりも拡大して示している。
In step S <b> 4 of FIG. 2, the grid
With reference to FIG. 5, a process in which the lattice
次いで、格子データ作成部52は、特定した加工面ボクセルVXLa群を境界とするボクセル群領域Raを記述するために、加工面ボクセルVXLaのそれぞれが、「上端ボクセル」であるのか、「下端ボクセル」であるのか、その他のボクセルであるのかを判別する。xy方向の各位置においてz方向に伸びる各ボクセル列は、加工面ボクセルVXLaを境界にして、加工面22aの内側(素材123a側)に位置する内側ボクセル列と、加工面22aの外側(反素材123a側)に位置する外側ボクセル列とに区分される。加工面ボクセルVXLaのなかで、その上方(z軸正方向)に外側ボクセル列が隣接している加工面ボクセルVXLaを「上端ボクセル」といい、その下方(z軸負方向)に外側ボクセル列が隣接している加工面ボクセルVXLaを、「下端ボクセル」という。即ち、「上端ボクセル」となる加工面ボクセルVXLaは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、加工面22aの内側(素材123a側)領域に対応するボクセル群領域Raの上端に位置することを示す。また、「下端ボクセル」となる加工面ボクセルVXLaは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、加工面22aの内側(素材123a側)領域に対応するボクセル群領域Raの下端に位置することを示す。このとき、一のボクセルが、「上端ボクセル」であるとともに「下端ボクセル」であることもあり得る。
格子データ作成部52は、特定した加工面ボクセルVXLa毎に、決定した加工面22a上の代表点(最寄点)Naと、その代表点(最寄点)Naが属する最寄基本形状と、「上端ボクセル」や「下端ボクセル」を区別するフラグを記述する加工面格子データ26を作成する。加工面格子データ26は、加工面22aが通過する加工面ボクセルVXLaが、「上端ボクセル」であるのか、「下端ボクセル」であるのか、その他のボクセルであるのかを区別して記述することによって、加工面22aの内側(素材123a側)領域に対応するボクセル群領域Raを記述する。
Next, in order to describe the voxel group region Ra with the specified processed surface voxel VXLa group as a boundary, the lattice
The grid
ここで、格子データ作成部52が、xyz空間に区画されたボクセルVXL群のなかから、加工面22aが通過する加工面ボクセルVXLaを特定する手順について、その一例を説明する。先に説明したように、加工面データ22では、xyz空間に配置された頂点Vや稜線Cや面S等の基本形状群によって、加工面22aが記述されている。
先ず、格子データ作成部52は、頂点Vが内在するボクセルを特定する。図6は、頂点Vが内在するボクセルVXLを示している。図6に示すように、頂点Vが内在するボクセルVXLは、頂点Vの位置から一意に特定することができる。
格子データ作成部52は、頂点Vが内在するボクセルVXL群を特定すると、次いで稜線Cが通過するボクセル群を特定する。稜線Cのそれぞれは、一の頂点Vから他の頂点Vへと伸びている。そのことから、格子データ作成部52は、先に特定した頂点Vが内在するボクセルVXLを起点とし、そのボクセルVXLに隣接する26個のボクセルVXLについて、稜線Cが通過するのか否かを判定する処理を実行する。図7は、稜線Cが通過するボクセルVXLを示している。稜線CがボクセルVXLを通過するのか否かを判定するためには、そのボクセルVXLの中心点gから最寄りに位置する稜線C上の最寄点Caを求め、最寄点CaがそのボクセルVXL内に位置するのか否かを判定すればよい。ボクセルVXLの中心点gに対する稜線C上の最寄点Caは、中心点gと最寄点Caを結ぶベクトルと、最寄点Caにおける接線ベクトルC’が垂直であることを拘束条件とし、ニュートン・ラプソン法の解析演算を実行することによって求めることができる。格子データ作成部52は、頂点Vが内在するボクセルVXLに隣接する26個のボクセルVXLのなかから稜線Cが通過するボクセルVXLを特定すると、次いで、その稜線Cが通過するボクセルVXLに隣接する26個のボクセルについて、稜線Cが通過するのか否かの判定処理を実行する。このように、稜線Cが通過するボクセルVXLを順次追跡していくと、稜線Cの他端に位置する頂点Vを内在するボクセルVXLへと到達する。一の頂点Vが内在するボクセルVXLを起点にし、他の頂点Vが内在するボクセルVXLに到達するまで、稜線Cが通過するボクセルVXLを順次追跡していくことで、稜線Cが通過するボクセルVXL群を漏れなく特定することができる。
Here, an example of a procedure for the lattice
First, the lattice
After specifying the voxel VXL group in which the vertex V is inherent, the lattice
格子データ作成部52は、各稜線Cが通過するボクセルVXL群を特定すると、次いで面Sが通過するボクセル群を特定する。面Sのそれぞれは、複数の稜線Cによって囲繞されている。そのことから、格子データ作成部52は、稜線Cが通過するボクセルVXLを起点とし、そのボクセルVXLに隣接する26個のボクセルVXLについて、面Sが通過するのか否かを判定する処理を実行する。図8は、面Sが通過するボクセルVXLを示している。面SがボクセルVXLを通過するのか否かを判定するためには、そのボクセルVXLの中心点gから最寄りに位置する面S上の最寄点Saを求め、最寄点SaがそのボクセルVXL内に位置するのか否かを判定すればよい。ボクセルVXLの中心点gに対する面S上の最寄点Saは、中心点gと最寄点Saを結ぶベクトルが、最寄点Saにおけるs方向の接線ベクトルSuおよびu方向の接線ベクトルSuに垂直であることを拘束条件とし、ニュートン・ラプソン法の解析演算を実行することによって求めることができる。また、この演算で求めた最寄点Saは、前記した代表点Naに採用される。
格子データ作成部52は、稜線Cが通過するボクセルVXLに隣接する26個のボクセルVXLのなかから面Sが通過するボクセルVXLを特定すると、次いで、その面Sが通過するボクセルVXLに隣接する26個のボクセルについて、面Sが通過するのか否かの判定処理を実行する。このようにして、面Sが通過するボクセルVXLを順次追跡していくと、面Sの境界に位置する他の稜線Cが通過するボクセルVXLへと到達する。稜線Cが通過する一のボクセルVXLを起点にし、他の稜線Cが通過するボクセルVXLに到達するまで面Sが通過するボクセルVXLを順次追跡することで、面Sが通過するボクセルVXL群を漏れなく特定することができる。
When the lattice
When the lattice
同様にして、格子データ作成部52は、工具形状データ24を用いて、工具格子データ28を作成する。図9は、工具格子データ28が記述する情報を模式的に示している。図9に示すように、工具格子データ28では、工具境界面24bが通過する工具境界面ボクセルVXLb群と、工具境界面24b上の代表点Nb群と、「上端ボクセル」や「下端ボクセル」等を区別するフラグとが対応付けて記述されている。「上端ボクセル」のフラグが付された工具境界面ボクセルVXLbは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、工具形状24aが存在するボクセル群領域Rbの上端に位置することを示す。また、「下端ボクセル」のフラグが付された工具境界面ボクセルVXLbは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、工具形状24aが存在するボクセル群領域Rbの下端に位置することを示す。工具格子データ28は、工具境界面ボクセルVXLb群に上記のフラグを付すことによって、工具形状24aが存在するボクセル群領域Rbを記述する。
Similarly, the grid
図2のステップS6では、転置データ作成部54が、加工面格子データ26に記述されている加工面22a上の代表点Na毎に、転置工具格子データ30を作成する。図10を参照して、一の代表点Naに関する転置工具格子データ30について説明する。図10に示すように、転置工具格子データ30は、工具形状データ24に記述されている工具形状24aを、加工面22a上の代表点Naに工具基準点24cを位置させるとともに、加工時の姿勢に対して反転させて配置したときに、工具形状24aの境界面24bが通過する転置工具境界面ボクセルVXLc群を記述している。また、転置工具格子データ30は、転置工具境界面ボクセルVXLc毎に、工具境界面24b上の代表点Ncを記述している。この代表点Ncは、例えば、転置工具境界面ボクセルVXLcの中心点gから最寄りに位置する工具境界面24b上の最寄点とすることができる。また、転置工具格子データ30は、転置工具境界面ボクセルVXLc毎に、「上端ボクセル」や「下端ボクセル」等を区別するフラグを記述している。「上端ボクセル」のフラグが付された転置工具境界面ボクセルVXLcは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、転置された工具形状24aが存在するボクセル群領域Rcの上端に位置することを示す。また、「下端ボクセル」のフラグが付された転置工具境界面ボクセルVXLcは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、転置された工具形状24aが存在するボクセル群領域Rcの下端に位置することを示す。転置工具格子データ30は、転置工具境界面ボクセルVXLc群に上記のフラグを付すことによって、転置された工具形状24aが存在するボクセル群領域Rcを記述する。
転置データ作成部54は、ステップS4で作成した工具格子データ28を用いて、転置格子データ30群を作成する。工具格子データ28は、xyz空間の原点に工具基準点24cを位置させるとともに、基準となる姿勢で配置した工具形状24aを記述する格子データである。一方、転置工具格子データ30は、加工面22a上の代表点Naに工具基準点24cを位置させるとともに、加工時の姿勢に対して反転させて配置した工具形状24aを記述する格子データである。そのことから、工具格子データ28が記述する工具境界面ボクセルVXLb群を、工具基準点24cの位置および工具姿勢の変化量だけ修正することによって、転置工具格子データ30に記述する転置工具境界面ボクセルVXLc群を得ることができる。また、工具格子データ28が記述する工具境界面24a上の代表点Nb群を、工具基準点24cの位置および工具姿勢の変化量だけ修正することによって、転置工具格子データ30に記述する代表点Nc群を近似的に得ることができる。工具格子データ28を用いて転置工具格子データ30群を作成することによって、多数の転置工具格子データ30群を比較的に容易に作成することができる。
In step S <b> 6 of FIG. 2, the transposition
The transposed
図2のステップS8では、転置データ作成部54が、ステップS6で作成した転置工具格子データ30群のそれぞれについて、転置距離場データ32を作成する。図11を参照して、転置距離場データ32について説明する。図11に示すように、転置距離場データ32は、転置工具格子データ30に記述されている転置工具境界面ボクセルVXLc毎に、転置工具境界面ボクセルVXLcに属する8格子点(8頂点)のそれぞれから、転置された工具境界面24bまでの距離を示す距離値を記述する。ここで、距離値は正負の符号を有し、格子点が工具形状境界面24bの外側に位置している場合は正の値をとり、格子点が工具形状24aの内側に位置している場合は負の値をとる。転置データ作成部54は、各格子点から工具境界面24bまでの距離値を計算する際に、転置工具格子データ30に記述されている最寄点(代表点)Ncと、その最寄点が属する基本形状を初期条件に用いて解析演算を実行する。それにより、各格子点に対する距離値を正しく導出することができる。
In step S8 of FIG. 2, the transposition
図2のステップS10では、併合データ作成部56が、ステップS6で作成された転置工具格子データ30群を用いて、併合格子データ34を作成する。図12を参照して、併合格子データ34について説明する。図12に示すように、併合格子データ34は、転置工具格子データ30群のそれぞれに記述されているボクセル群領域Rcを併合した併合ボクセル群領域Rdの境界に位置する併合領域境界ボクセルVXLd群を記述している。併合ボクセル群領域Rdは、加工面22a上の各代表点Naに反転配置した工具形状24a群の包絡形状が存在する領域に対応する。従って、併合領域境界ボクセルVXLd群は、加工面22a上の各代表点Naに反転配置した工具形状24a群の包絡境界面が通過するボクセル群を示す。即ち、工具参照面が通過するボクセル群となる。併合データ作成部56は、転置工具格子データ30群に記述されているボクセル群領域Rcの併合演算を行い、その境界に位置する併合領域境界ボクセルVXLd群を特定する。併合格子データ34を作成する。併合領域境界ボクセルVXLdのそれぞれは、少なくとも一つの転置工具格子データ30に記述されている転置工具境界面ボクセルVXLcに一致する。
In step S10 of FIG. 2, the merged
図2のステップS12では、併合データ作成部56が、ステップS8で作成された転置距離場データ32群と、ステップS10で作成した併合格子データ34を用いて、併合距離場データ36を作成する。図13を参照して、併合距離場データ36について説明する。図13に示すように、併合距離場データ36は、併合格子データ34に記述されている併合領域境界ボクセルVXLd毎に、併合領域境界ボクセルVXLdに属する8格子点の距離値d0〜d7を記述している。併合距離場データ36に記述されている各格子点の距離値は、各格子点に対応付けて転置距離場データ32群に記述されている距離値のなかの最小値である。併合領域境界ボクセルVXLd群に属する各格子点に対して、転置距離場データ32群に記述されている距離値のなかの最小値は、加工面22a上の各代表点Naに反転配置した工具形状24a群の包絡境界面、即ち、工具参照面への距離値を示す。併合データ作成部56は、併合格子データ34に記述されている併合領域境界ボクセルVXLd群に属する格子点毎に、転置距離場データ32群に記述されている距離値のなかから最小値を特定し、特定した最小距離値と格子点の位置とを対のデータにして、併合距離場データ36を作成する。
In step S12 of FIG. 2, the merged
図2のステップS14では、工具参照面データ作成部58が、併合格子データ34や併合距離場データ36を用いて、工具参照面データ38を作成する。このとき、工具参照面データ作成部58は、併合格子データ34に記述されている併合領域境界ボクセルVXLd毎に、併合距離場データ36に記述されている距離値を用いて、その併合領域境界ボクセルVXL内に工具参照面モデルを作成していく。図14は、工具参照面データ作成部58が、併合領域境界ボクセルVXLd内に、工具参照面モデル38aを作成する手法の一例を示す図である。図14に示すように、併合領域境界ボクセルVXLdに属する8格子点の距離値がd0〜d7であるとし、そのうちの4つの距離値d0〜d3は負の値であり、その他の4つの距離値d4〜d7は正の値であるとする。この場合、併合領域境界ボクセルVXLdの図面下方に位置する4つの頂点は、工具参照面モデル38aよりも加工面側に位置しており、図面上方に位置する4つの頂点は、工具参照面モデル38aよりも反加工面側に位置していることを意味する。工具参照面モデル38aは、距離値の正負が反転する格子点間の辺上を横切ることとなるので、その辺上に工具参照面モデル38aとの交点M04、M15、M26、M37を定めることができる。これらの交点M04、M15、M26、M37は工具参照面モデル38a上の点であることから、これらの交点M04、M15、M26、M37を用いて、工具参照面モデル38aを定めることができる。なお、点M04、M15、M26、M37の各辺上における位置は、両端に位置する格子点の距離値の絶対値の大小を加味して決定するとよい。図15に示すように、工具参照面データ作成部58は、併合格子データ34に記述されているすべての併合領域境界ボクセルVXLdの内部に工具参照面モデル38aを定め、工具参照面モデル38aを記述する工具参照面データ38を作成する。
以上の処理フローによって作成された工具参照面データ38は、NC工作機械に工具の経路を教示するための工具経路データを作成するのに用いることができる。
2, the tool reference plane
The tool
(第2実施例)
図16は、本発明を実施した第2実施例の加工面モデルの作成装置110の機能的な構成を示している。加工面モデルの作成装置110は、工具の経路を記述する工具経路データに基づいて、その工具経路を移動する工具が素材に形成する加工面のモデルを作成する。加工面モデルの作成装置110で作成した加工面モデルは、NC工作機械を用いて実際に加工するに先立って、工具経路データが記述する工具経路の評価等に用いることができる。
図16に示すように、加工面モデルの作成装置110は、機能的に、データ記憶部120と、データ作成部150と、入出力部170を備えている。加工面モデルの作成装置110は、主にコンピュータ装置を用いて構成されており、コンピュータ装置のハードウエアやソフトウエア等によって、データ記憶部120やデータ作成部150や入出力部170等が構成されている。
(Second embodiment)
FIG. 16 shows a functional configuration of the machined surface
As illustrated in FIG. 16, the machined surface
データ記憶部120は、工具経路データ122と、素材形状データ123と、工具形状データ24と、工具経路格子データ126と、素材格子データ127と、工具格子データ28と、正置工具格子データ130群と、正置距離場データ132群と、素材距離場データ133と、差分格子データ134と、差分距離場データ136と、加工面データ138等を記憶することができる。本実施例の工具形状データ24と工具格子データ28は、実施例1の工具形状データ24と工具格子データ28とそれぞれ同一である。工具経路データ122と、素材形状データ123と、工具形状データ124は、入出力部170を介して外部から教示され、データ記憶部120に記憶される。工具経路格子データ126と、素材格子データ127と、工具格子データ128と、正置工具格子データ130群と、正置距離場データ132群と、素材距離場データ133と、差分格子データ134と、差分距離場データ136と、加工面データ138は、データ作成部150によって作成される。
データ作成部150は、格子データ作成部52と、正置データ作成部154と、差分データ作成部156と、加工面データ作成部158を備えている。本実施例の格子データ作成部52は、第1実施例の格子データ作成部52と同一である。格子データ作成部52は、工具経路データ122を用いて工具経路格子データ126を作成し、素材形状データ123を用いて素材格子データ127を作成し、工具形状データ24を用いて工具格子データ28を作成する。正置データ作成部154は、工具経路格子データ126と工具格子データ28を用いて、正置工具格子データ130群と、正置距離場データ132群を作成する。差分データ作成部156は、正置工具格子データ130群を用いて、差分格子データ134を作成する。また、差分データ作成部156は、正置距離場データ132群と差分格子データ134群を用いて、差分距離場データ136を作成する。加工面データ作成部158は、差分格子データ134と差分距離場データ136を用いて、加工面データ138を作成する。
The
The
図17は、加工面モデルの作成装置110が、加工面モデルを作成する際に実行する処理の流れを示すフローチャートである。図17に示すフローに沿って、加工面データの作成装置110が、外部から教示された工具経路データ122と素材形状データ123と工具形状データ24に基づいて、加工面モデルを記述する加工面データ138を作成する際に実行する処理の流れについて説明する。
ステップS102では、加工面モデルの作成装置110は、入出力部170を介して工具経路データ122と素材形状データ123と工具形状データ24を入力し、データ記憶部120に記憶する。工具経路データ122や素材形状データ123や工具形状データ24は、外部の三次元CAD装置等によって作成される。
図18は、工具経路データ122が記述する工具経路122aの一例を示している。図18に例示するように、工具経路データ122は、xyz空間に配置された工具経路122aを記述している。工具経路122aは、複数の基本形状(頂点V、稜線C)によって記述されている。工具経路122a記述している基本形状V、Cには、それぞれを識別可能な識別子IDが割り当てられている。
図19は、素材形状データ123が記述する素材形状123aの一例を示している。図19に例示するように、素材形状データ123は、xyz空間に配置された複数の基本形状(頂点V、稜線C、面S等)によって、素材形状123aの境界面(被加工面)123bを記述している。素材境界面123bを記述している基本形状V、C、Sには、それぞれを識別可能な識別子IDが割り当てられている。
工具形状データ24は、例えば実施例1で説明した図4に例示する工具形状24aを記述する工具形状データ24を用いることができる。
FIG. 17 is a flowchart showing a flow of processing executed when the machined surface
In step S <b> 102, the machining surface
FIG. 18 shows an example of the
FIG. 19 shows an example of the
As the
図17のステップS104では、データ作成部150の格子データ作成部52が、工具経路格子データ126と、素材格子データ127と、工具格子データ28を作成する。本実施例の格子データ作成部52は、第1実施例と同様にして、工具経路データ122を用いて工具経路格子データ126を作成し、素材形状データ123を用いて素材格子データ127を作成し、データ記憶部120に記憶されている工具形状データ24を用いて工具格子データ28を作成する。
図20を参照して、工具経路格子データ126について説明する。図20に示すように、工具経路格子データ126では、工具経路122aが通過する工具経路ボクセルVXLe毎に、工具経路122a上の代表点(中心点gからの最寄点)Neと、代表点Neが属する基本形状(最寄基本形状)が対応付けて記述されている。
図21を参照して、素材格子データ127について説明する。図21に示すように、素材格子データ127では、素材境界面123bが通過する素材境界面ボクセルVXLf毎に、素材境界面123b上の代表点Nfと、「上端ボクセル」や「下端ボクセル」等を区別するフラグが対応付けて記述されている。「上端ボクセル」のフラグが付された素材境界面ボクセルVXLfは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、素材形状123aが存在するボクセル群領域Rfの上端に位置することを示す。また、「下端ボクセル」のフラグが付された素材境界面ボクセルVXLfは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、素材形状123aが存在するボクセル群領域Rfの下端に位置することを示す。素材格子データ127は、素材境界面ボクセルVXLf群に上記のフラグを付すことによって、素材形状123aが存在するボクセル群領域Rfを記述する。
In step S <b> 104 of FIG. 17, the grid
The tool
The
図17のステップS106では、正置データ作成部154が、工具経路格子データ126に記述されている工具経路122a上の代表点Ne毎に、正置工具格子データ130を作成する。図22を参照して、一の代表点Neに関する正置工具格子データ130について説明する。図22に示すように、正置工具格子データ130は、工具形状データ24に記述されている工具形状24aを、工具経路122a上の代表点Neに工具基準点24cを位置させるとともに、加工時の姿勢で配置したときに、工具境界面24bが通過する正置工具境界面ボクセルVXLg群を記述している。また、正置工具格子データ130は、正置工具境界面ボクセルVXLg毎に、工具境界面24b上の代表点Ngとその代表点Ngが属する基本形状を記述している。この代表点Ngは、例えば、正置工具境界面ボクセルVXLgの中心点gから最寄りに位置する工具境界面24b上の最寄点とすることができる。また、正置工具格子データ130は、正置工具境界面ボクセルVXLg毎に、「上端ボクセル」や「下端ボクセル」等を区別するフラグを記述している。「上端ボクセル」のフラグが付された正置工具境界面ボクセルVXLgは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、配置した工具形状24aが存在するボクセル群領域Rgの上端に位置することを示す。また、「下端ボクセル」のフラグが付された正置工具境界面ボクセルVXLcは、xy方向の各位置においてz方向に伸びるボクセル列をみたときに、配置された工具形状24aが存在するボクセル群領域Rgの下端に位置することを示す。正置工具格子データ130は、転置工具境界面ボクセルVXLg群に上記のフラグを付すことによって、配置された工具形状24aが存在するボクセル群領域Rgを記述する。
正置データ作成部154は、ステップS104で作成した工具格子データ28を用いて、正置格子データ130群を作成する。工具格子データ28は、xyz空間の原点に工具基準点24cを位置させるとともに、基準となる姿勢で配置した工具形状24aを記述する格子データである。一方、正置工具格子データ130は、工具経路122a上の代表点Neに工具基準点24cを位置させるとともに、加工時の姿勢で配置した工具形状24aを記述する格子データである。そのことから、工具格子データ28が記述する工具境界面ボクセルVXLb群を、工具基準点24cの位置および工具姿勢の変化量だけ修正することによって、正置工具格子データ130に記述する転置工具境界面ボクセルVXLg群を得ることができる。また、工具格子データ28が記述する工具境界面24a上の代表点Nb群を、工具基準点24cの位置および工具姿勢の変化量だけ修正することによって、正置工具格子データ130に記述する代表点Ng群を近似的に得ることができる。工具格子データ28を用いて正置工具格子データ130群を作成することによって、多数の正置工具格子データ130群を比較的に容易に作成することができる。
In step S <b> 106 in FIG. 17, the in-place
The in-place
図17のステップS108では、正置データ作成部154が、ステップS106で作成した正置工具格子データ130群のそれぞれについて、正置距離場データ132を作成する。図23を参照して、正置距離場データ132について説明する。図23に示すように、正置距離場データ132は、正置工具格子データ130に記述されている正置工具境界面ボクセルVXLg毎に、正置工具境界面ボクセルVXLgに属する8格子点(8頂点)のそれぞれから、配置された工具境界面24bまでの距離を示す距離値d0〜d7を記述する。正置距離場データ132が記述する距離値は、格子点が工具境界面24bに対して工具形状24aの外側に位置している場合は正の値をとり、格子点が工具境界面24bに対して工具形状24aの内側に位置している場合は負の値をとる。
また、このステップS108では、正置データ作成部154が、ステップS104で作成した素材格子データ127を用いて、素材距離場データ133を作成する。図24を参照して、素材距離場データ133について説明する。図24に示すように、素材距離場データ133は、素材格子データ127に記述されている素材境界面ボクセルNf毎に、素材境界面ボクセルNfに属する8格子点(8頂点)のそれぞれから、素材境界面123bまでの距離を示す距離値d0〜d7を記述する。素材距離場データ133が記述する距離値は、格子点が素材境界面123bに対して素材形状123aの外側に位置している場合は正の値をとり、格子点が素材境界面123bに対して素材形状123aの内側に位置している場合は負の値をとる。
In step S108 of FIG. 17, the in-place
In step S108, the in-place
図17のステップS110では、差分データ作成部156が、ステップS104で作成された素材格子データ127と、ステップS106で作成された正置工具格子データ130を用いて、差分格子データ134を作成する。図25を参照して、差分格子データ134について説明する。差分格子データ134は、素材格子データ127に記述されているボクセル群領域Rf(図21参照)から、正置工具格子データ130に記述されているボクセル群領域Rg(図22参照)と共通する領域を除外した、差分ボクセル群領域Rhの境界に位置する差分領域境界ボクセルVXLh群を記述している。差分ボクセル群領域Rhは、工具経路122a上の代表点Neに配置した工具によって加工された素材形状を表現する。従って、差分領域境界ボクセルVXLd群は、素材に形成される加工面が通過するボクセル群を示す。差分データ作成部156は、素材格子データ127に記述されているボクセル群領域Rfと、正置工具格子データ130に記述されているボクセル群領域Rgとの差分処理を行い、差分ボクセル群領域Rhの境界に位置する差分領域境界ボクセルVXLh群を特定する。
In step S110 of FIG. 17, the difference
図17のステップS112では、差分データ作成部156が、ステップS108で作成された正置距離場データ132群と、ステップS110で作成した差分格子データ134を用いて、差分距離場データ136を作成する。図26を参照して、差分距離場データ136について説明する。図26に示すように、差分距離場データ136は、差分格子データ134に記述されている差分領域境界ボクセルVXLh毎に、差分領域境界ボクセルVXLhに属する8格子点の距離値を記述している。差分距離場データ136に記述されている各格子点の距離値は、素材距離場データ133に記述されている距離値と、正置距離場データ132に記述されている距離値の正負を反転させた距離値とを比較したときの最大値である。差分領域境界ボクセルVXLh群に属する各格子点に対して、素材距離場データ133に記述されている距離値と、正置距離場データ132に記述されている距離値の正負を反転させた距離値とを比較したときの最大値は、工具経路122a上の代表点Neに配置した工具によって素材に形成される加工面への距離値を示す。差分データ作成部156は、差分格子データ134に記述されている差分領域境界ボクセルVXLh群に属する格子点毎に、素材距離場データ133に記述されている距離値と、正置距離場データ132に記述されている距離値の正負を反転させた距離値とを比較したときの最大値を特定し、特定した最小距離値と格子点の位置とを対のデータにして、差分距離場データ136を作成する。
In step S112 of FIG. 17, the difference
図17のステップS114では、加工面データ作成部158が、差分格子データ134や差分距離場データ136を用いて、加工面モデルを記述する加工面データ138を作成する。加工面データ作成部158は、差分格子データ134に記述されている差分領域境界ボクセルVXLh毎に、差分距離場データ136に記述されている距離値に基づいて、その差分領域境界ボクセルVXL内に加工面モデルを作成していく。この加工面モデルを作成していく処理は、第1実施例の工具参照面モデルの作成装置10が工具参照面モデル38aを作成する処理と同様に行うことができる(図14参照)。図27に示すように、加工面データ作成部158は、差分領域境界ボクセルVXLh毎に加工面モデル138aを定め、加工面モデル138aを記述する加工面データ138を作成する。
以上の処理フローによって作成された加工面データ138は、NC工作機械に教示する工具経路データ122の評価等に用いることができる。
In step S <b> 114 of FIG. 17, the machining surface
The
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10・・工具参照面モデルの作成装置
20・・データ記憶部
22・・加工面データ
24・・工具形状データ
26・・加工面格子データ
28・・工具格子データ
30・・転置工具格子データ
32・・転置距離場データ
34・・併合格子データ
36・・併合距離場データ
38・・工具参照面データ
50・・データ作成部
52・・格子データ作成部
54・・転置データ作成部
56・・併合データ作成部
58・・工具参照面データ作成部
70・・入出力部
110・・加工面モデルの作成装置
120・・データ記憶部
122・・工具経路データ
123・・素材形状データ
126・・工具経路格子データ
127・・素材格子データ
130・・正置工具格子データ
132・・正置距離場データ
134・・差分格子データ
136・・差分距離場データ
138・・加工面データ
150・・データ作成部
154・・正置データ作成部
156・・差分データ作成部
158・・加工面データ作成部
10. ・ Tool reference plane
Claims (5)
加工面が配置された三次元空間を記述している加工面データの記憶手段と、
工具基準点を基準にして工具形状を記述している工具形状データの記憶手段と、
加工面データが記述する三次元空間に三次元格子を区画し、加工面が通過する単位三次元格子を特定し、その単位三次元格子内の加工面上に代表点を決定し、特定した単位三次元格子群と決定した代表点群とを対応付けて記述する加工面格子データを作成する手段と、
前記三次元格子を区画した三次元空間に、工具形状データに記述されている工具形状を、前記加工面上の代表点に工具基準点を位置させるとともに、加工時の姿勢に対して反転させて配置したときに、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から工具形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、工具形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する転置工具格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する転置距離場データを、加工面格子データに記述されている代表点毎に作成する手段と、
転置工具格子データ群のそれぞれに記述されている単位三次元格子群領域を併合した併合単位三次元格子群領域の境界に位置する単位三次元格子群を特定し、特定した単位三次元格子群を記述する併合格子データを作成する手段と、
併合格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、転置距離場データ群に記述されている距離値のなかの最小値を特定し、特定した最小距離値を格子点の位置に対応付けて記述する併合距離場データを作成する手段と、
併合距離場データに記述されている格子点の位置と距離値に基づいて、工具参照面モデルを作成する手段と、
を備える工具参照面モデルの作成装置。 An apparatus for creating a tool reference surface model that determines a path of a tool for processing a processed surface into a material based on processed surface data describing the processed surface,
Storage means for processing surface data describing a three-dimensional space in which the processing surfaces are arranged;
Tool shape data storage means describing the tool shape with reference to the tool reference point;
A 3D grid is defined in the 3D space described by the machined surface data, the unit 3D grid through which the machined surface passes is specified, the representative point is determined on the machined surface in the unit 3D grid, and the specified unit Means for creating machined surface lattice data describing the three-dimensional lattice group and the determined representative point group in association with each other;
The tool shape described in the tool shape data is positioned at the representative point on the processing surface in the three-dimensional space that defines the three-dimensional lattice, and the tool reference point is reversed with respect to the posture during processing. When the tool shape boundary is placed, the unit 3D lattice group is specified and the distance value from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group to the tool shape boundary is calculated. Transposed tool grid data describing the existing unit 3D grid group area and transposed distance field data described by associating the calculated distance value with the position of the grid point for each representative point described in the machining plane grid data The means to create
The unit 3D grid group located at the boundary of the merged unit 3D grid group area that merges the unit 3D grid group area described in each of the transposed tool grid data groups is specified, and the specified unit 3D grid group is Means for creating merged grid data to describe;
For each grid point belonging to the unit 3D grid group described in the merged grid data, the minimum value among the distance values described in the transposed distance field data group is specified, and the specified minimum distance value is set to the grid point Means for creating merged distance field data described in association with the position;
Means for creating a tool reference plane model based on the position and distance value of the grid points described in the merged distance field data;
A device for creating a tool reference plane model.
加工面が配置された三次元空間を記述している加工面データを用意する工程と、
工具基準点を基準にして工具形状を記述している工具形状データを用意する工程と、
加工面データが記述する三次元空間に三次元格子を区画し、加工面が通過する単位三次元格子を特定し、その単位三次元格子内の加工面上に代表点を決定し、特定した単位三次元格子群と決定した代表点群とを対応付けて記述する加工面格子データを作成する工程と、
前記三次元格子を区画した三次元空間に、工具形状データに記述されている工具形状を、前記加工面上の代表点に工具基準点を位置させるとともに、加工時の姿勢に対して反転させて配置したときに、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から工具形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、工具形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する転置工具格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する転置距離場データを、加工面格子データに記述されている代表点毎に作成する工程と、
転置工具格子データ群のそれぞれに記述されている単位三次元格子群領域を併合した併合単位三次元格子群領域の境界に位置する単位三次元格子群を特定し、特定した単位三次元格子群を記述する併合格子データを作成する工程と、
併合格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、転置距離場データ群に記述されている距離値のなかの最小値を特定し、特定した最小距離値を格子点の位置に対応付けて記述する併合距離場データを作成する工程と、
併合距離場データに記述されている格子点の位置と距離値に基づいて、工具参照面モデルを作成する工程と、
を備える工具参照面モデルの作成方法。 A method for creating a tool reference surface model that determines a path of a tool for processing a processed surface into a material based on processed surface data describing the processed surface,
A step of preparing machining surface data describing a three-dimensional space in which the machining surface is arranged;
Preparing tool shape data describing a tool shape with reference to a tool reference point;
A 3D grid is defined in the 3D space described by the machined surface data, the unit 3D grid through which the machined surface passes is specified, the representative point is determined on the machined surface in the unit 3D grid, and the specified unit Creating processed surface grid data describing the three-dimensional grid group and the determined representative point group in association with each other;
The tool shape described in the tool shape data is positioned at the representative point on the processing surface in the three-dimensional space that defines the three-dimensional lattice, and the tool reference point is reversed with respect to the posture during processing. When the tool shape boundary is placed, the unit 3D lattice group is specified and the distance value from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group to the tool shape boundary is calculated. Transposed tool grid data describing the existing unit 3D grid group area and transposed distance field data described by associating the calculated distance value with the position of the grid point for each representative point described in the machining plane grid data And the process to create
The unit 3D grid group located at the boundary of the merged unit 3D grid group area that merges the unit 3D grid group area described in each of the transposed tool grid data groups is specified, and the specified unit 3D grid group is Creating merged grid data to describe;
For each grid point belonging to the unit 3D grid group described in the merged grid data, the minimum value among the distance values described in the transposed distance field data group is specified, and the specified minimum distance value is set to the grid point Creating merged distance field data described in association with the position;
Creating a tool reference plane model based on the position and distance value of the grid points described in the merged distance field data;
Of creating a tool reference plane model comprising:
工具経路が配置された三次元空間を記述している工具経路データの記憶手段と、
素材形状を記述している素材形状データの記憶手段と、
工具基準点を基準にして工具形状を記述している工具形状データの記憶手段と、
工具経路データに記述されている三次元空間に三次元格子を区画し、工具経路が通過する単位三次元格子を特定し、その単位三次元格子内の工具経路上に代表点を決定し、特定した単位三次元格子と決定した代表点とを対応付けて記述する工具経路格子データを作成する手段と、
前記三次元格子を区画した三次元空間に、素材形状データに記述されている素材形状を配置したときに、素材形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から素材形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、素材形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する素材格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する素材距離場データを作成する手段と、
前記三次元格子を区画した三次元空間に、工具形状データに記述されている工具形状を、前記工具経路上の代表点に工具基準点を位置させるとともに加工時の姿勢で配置したときに、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から工具形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、工具形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する正置工具格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する正置距離場データを作成する手段と、
素材格子データに記述されている単位三次元格子群領域から、正置工具格子データに記述されている単位三次元格子群領域と共通する領域を除外した差分単位三次元格子群領域の境界に位置する単位三次元格子群を特定し、特定した単位三次元格子群を記述する差分格子データを作成する手段と、
差分格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、素材距離場データに記述されている距離値と、正置距離場データに対応付けて記述されている距離値の正負を反転させた距離値のなかの最大値を特定し、特定した最大距離値を格子点の位置に対応付けて記述する差分距離場データを作成する手段と、
差分距離場データに記述されている格子点の位置と距離値に基づいて、加工面モデルを作成する手段と、
を備える加工面モデルの作成装置。 An apparatus for creating a model of a machining surface formed on a material when a tool is moved along the tool path based on tool path data describing a tool path,
Storage means for tool path data describing a three-dimensional space in which the tool path is arranged;
Means for storing material shape data describing the material shape;
Tool shape data storage means describing the tool shape with reference to the tool reference point;
A 3D grid is defined in the 3D space described in the tool path data, the unit 3D grid through which the tool path passes is specified, and the representative point is determined and specified on the tool path in the unit 3D grid. Means for creating tool path grid data describing the unit three-dimensional grid and the determined representative points in association with each other;
When the material shape described in the material shape data is arranged in the three-dimensional space that defines the three-dimensional lattice, the unit three-dimensional lattice group through which the boundary of the material shape passes is specified, and the unit three-dimensional lattice Calculate the distance value from each grid point belonging to the group to the boundary of the material shape, and correspond the material grid data describing the unit 3D lattice group area where the material shape exists and the calculated distance value to the position of the grid point A means for creating material distance field data to be described,
When the tool shape described in the tool shape data is placed in a representative point on the tool path in the three-dimensional space that defines the three-dimensional lattice, and the tool reference point is arranged in the posture at the time of machining, The unit 3D lattice group where the tool shape exists is determined by specifying the unit 3D lattice group through which the shape boundary passes and calculating the distance value from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group to the tool shape boundary. Means for creating orthopedic tool grid data describing a group region, and orthopedic distance field data describing the calculated distance value in association with the position of the grid point;
Positioned at the boundary of the difference unit 3D lattice group area by excluding the area common to the unit 3D lattice group area described in the in-place tool lattice data from the unit 3D lattice group area described in the material lattice data Means for identifying unit 3D lattice groups to be created and creating differential lattice data describing the identified unit 3D lattice groups;
For each grid point belonging to the unit 3D grid group described in the differential grid data, the distance value described in the material distance field data and the positive / negative of the distance value described in association with the in-place distance field data Identifying a maximum value among the distance values obtained by reversing, and creating difference distance field data describing the specified maximum distance value in association with the position of the grid point;
Means for creating a machined surface model based on the position and distance value of the grid points described in the differential distance field data;
An apparatus for creating a machined surface model.
工具経路が配置された三次元空間を記述している工具経路データを用意する工程と、
素材形状を記述している素材形状データを用意する工程と、
工具基準点を基準にして工具形状を記述している工具形状データを用意する工程と、
工具経路データに記述されている三次元空間に三次元格子を区画し、工具経路が通過する単位三次元格子を特定するとともに、その単位三次元格子内の工具経路上に代表点を決定し、特定した単位三次元格子と決定した代表点とを対応付けて記述する工具経路格子データを作成する工程と、
前記三次元格子を区画した三次元空間に、素材形状データに記述されている素材形状を配置したときに、素材形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から素材形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、素材形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する素材格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する素材距離場データを作成する工程と、
前記三次元格子を区画した三次元空間に、工具形状データに記述されている工具形状を、前記工具経路上の代表点に工具基準点を位置させるとともに加工時の姿勢で配置したときに、工具形状の境界が通過する単位三次元格子群を特定するとともに、その単位三次元格子群に属する各格子点から工具形状の境界までの距離値をそれぞれ計算し、工具形状が存在する単位三次元格子群領域を記述する正置工具格子データと、計算した距離値を格子点の位置に対応付けて記述する正置距離場データを作成する工程と、
素材格子データに記述されている単位三次元格子群領域から、正置工具格子データに記述されている単位三次元格子群領域と共通する領域を除外した差分単位三次元格子群領域の境界に位置する単位三次元格子群を特定し、特定した単位三次元格子群を記述する加工素材格子データを作成する工程と、
素材格子データに記述されている単位三次元格子群に属する格子点毎に、素材距離場データに記述されている距離値と、正置距離場データに対応付けて記述されている距離値の正負を反転させた距離値のなかの最大値を特定し、特定した最大距離値を格子点の位置に対応付けて記述する差分距離場データを作成する工程と、
差分距離場データに記述されている格子点の位置と距離値に基づいて、加工面モデルを作成する工程と、
を備える加工面モデルの作成方法。 A method of creating a machining surface model formed on a material when a tool is moved along the tool path based on tool path data describing a tool path,
Preparing tool path data describing a three-dimensional space in which tool paths are arranged;
Preparing material shape data describing the material shape;
Preparing tool shape data describing a tool shape with reference to a tool reference point;
A three-dimensional grid is defined in the three-dimensional space described in the tool path data, a unit three-dimensional grid through which the tool path passes is specified, and a representative point is determined on the tool path in the unit three-dimensional grid, Creating tool path grid data describing the identified unit three-dimensional grid in association with the determined representative points;
When the material shape described in the material shape data is arranged in the three-dimensional space that defines the three-dimensional lattice, the unit three-dimensional lattice group through which the boundary of the material shape passes is specified, and the unit three-dimensional lattice Calculate the distance value from each grid point belonging to the group to the boundary of the material shape, and correspond the material grid data describing the unit 3D lattice group area where the material shape exists and the calculated distance value to the position of the grid point A process of creating material distance field data to be described,
When a tool shape described in tool shape data is placed in a representative point on the tool path in a three-dimensional space that divides the three-dimensional lattice, and a tool reference point is arranged in a posture at the time of machining, The unit 3D lattice group where the tool shape exists is determined by specifying the unit 3D lattice group through which the shape boundary passes and calculating the distance value from each lattice point belonging to the unit 3D lattice group to the tool shape boundary. Creating orthopedic tool grid data describing the group area, and orthopedic distance field data describing the calculated distance value in association with the position of the grid points;
Positioned at the boundary of the difference unit 3D lattice group area by excluding the area common to the unit 3D lattice group area described in the in-place tool lattice data from the unit 3D lattice group area described in the material lattice data Identifying a unit 3D lattice group to be processed, and creating processing material lattice data describing the identified unit 3D lattice group;
For each lattice point belonging to the unit 3D lattice group described in the material lattice data, the distance value described in the material distance field data and the positive / negative of the distance value described in association with the in-place distance field data Identifying a maximum value among the distance values obtained by reversing and creating differential distance field data describing the identified maximum distance value in association with the position of the grid point;
Creating a machined surface model based on the position and distance value of the grid points described in the differential distance field data;
A method for creating a machined surface model comprising:
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