JP2007249281A

JP2007249281A - Ｃａｄ／ｃａｍ装置、ｃａｄ／ｃａｍ装置用プログラムおよびｃａｄ／ｃａｍデータ編集方法

Info

Publication number: JP2007249281A
Application number: JP2006068057A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shibata; 裕章柴田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: JP4659651B2

Abstract

【課題】加工上悪影響の出る微小線分箇所を容易に減少させることができる。
【解決手段】始終点を一致させながらするようにして連続する複数の線分が形成する輪郭形状を記憶する手順（ステップＳ１）と、記憶した輪郭形状を読み出し、この輪郭形状に連続しない１本の微小線分が存在するとき、この微小線分を削除するとともに、微小線分の前後の線分を削除した部分の方向に延ばし両線分の交点まで延長することにより、輪郭形状を再形成する編集手順（ステップＳ３）とを有している。
【選択図】図１

Description

この発明は、レーザ加工機、プラズマ切断機など切断加工する加工装置のためのＣＡＤ／ＣＡＭ装置、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラムおよびＣＡＤ／ＣＡＭデータ編集方法に関するものであり、特に、微小な線分を含む形状データを読み込みした後の加工用データ作成処理において、加工上適さない形状部分を適宜編集する作業の効率を向上させる技術に関するものである。

パソコンで作成した文字形状データや、紙に書いた文字をスキャナーで読み取りし生成した形状データ等を使用して、その形状を鉄板やステンレス板などに対してレーザ加工機にて切断加工する場合、もしくは装飾用オブジェとしてのデザイン形状を鉄板やステンレス板などに加工する場合、そのデータ処理においては一般的には特許文献１に示される様な形態のＣＡＤ／ＣＡＭ装置が使用される。

加工される形状の例としては、図９に示す様なパソコン等で作成した文字形状や、習字用紙に筆で書かれた文字をスキャナーで読み取り画像化したもの、或いはデザイナーが装飾用オブジェとして作成したデザイン形状などがある。

ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の画面上に取り込まれた形状データは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置が具備する機能で、もしくはその前段階の処理によって、図１０に示す様に形状の輪郭が抽出された状態になっている。この輪郭は、例えば直線や円弧の連続によって構成されている。つまり、図９の様な塗りつぶされたモノクロ画像データが図１０の様な輪郭抽出ベクトルデータに変換される処理は、公知の機能として実現されている。

画像データをベクトルデータに変換する際、ベクトルデータは一般的には直線と円弧のみの線分の連続で構成され、スプライン曲線の様な線分は含まれない。そのため、元図の曲線部分などにおいては、例えば曲率が近似している連続した円弧のつながりで構成される。その結果、ごくわずかに曲率の誤差が生じ、元図と輪郭抽出形状の双方を重ね合わせた場合に、完全には一致せずごくわずかのズレが発生する場合がある。なお、輪郭が抽出されて直線や円弧の連続で構成される上記ベクトルデータにおいては、一般に、複数本の線分（真円を含む）で構成される閉ループ形状として形成される。

図１１は図１０の一部を拡大して示す図である。図１１において、特に矢印で示す（１）（２）（３）の３箇所の位置には長さが２ｍｍ以下の微小な線分が存在する。詳細には、（１）と（２）の部分にはそれぞれ１本ずつ微小な線分があり、（３）の部分においては８本もの微小な線分が連続した状態で存在する。これは、元図である図９の形状の輪郭を誤差が少なくなるように忠実に抽出処理されたことにより発生したものである。

図１２はさらに図１１の一部を拡大して示す図である。図１２において、矢印で示す（１）（２）の部分は、それぞれ１本ずつの２ｍｍ以下の微小な直線が存在する。この様な形状をレーザ加工機などで切断する場合、薄い板であれば通常は比較的高速で加工を行うことができるが、微小な線分で構成される部分やまたその微小線分が連続する部分においては薄い板であっても加工制御の演算処理性能の限界によって加工速度が低下してしまうため、できる限りその様な線分によって構成される部位の発生箇所は減らすことが理想である。例えば、図１３−１に示す様に３本の連続した微小な直線で構成されている部分は１本の円弧にまとめるとか、図１３−２に示す様に微小な線分を削除する等の処理を行う。

従来の加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置にて上記の様な微小な線分部分の編集を実施したい場合、オペレータがマウスなどの入力手段を用いて該当箇所を手作業で適宜編集し、また編集した結果がふさわしくなければ別の編集結果にするか元に戻す等の作業を繰り返すことで対処している。

一方、公知のコンピュータ上の自動処理としては、例えば特許文献２に示されているものがある。これはロボット動作用の教示点の間隔が予め設定しておいた値よりも小さい場合には不要な教示点を自動的に間引くという処理である。この処理機能を、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置上の図形の処理として適用し、予め設定しておいた値よりも短い線分があれば自動的に間引く、つまり削除するという処理を適用することも考えられる。

また、別の特許文献３においても、データの距離間隔が所定の長さ以下の場合には間引くように削除する技術が示されている。さらに別の特許文献４においては、構成される線分を間引いてその間を直線で結びデータ量を減らすという技術が示されている。

ここで、上記公知の技術を用いて情報を間引きデータ量を減らす処理を、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の加工用形状の編集処理に適用させると以下の問題が発生する。例えば、図１２の状態に対して、長さ２ｍｍ以下の直線や周長が２ｍｍ以下の円弧、もしくは周長が２ｍｍより長くても半径が１．５ｍｍ以下の円弧においては自動的に間引くつまり削除するという処理を施すと、図１４に示す様な状態になる。つまり、図１４に示すように矢印（１）や（２）の部分の線分が消滅して連続性が切れてしまう。そのため、何らかの方法で連続性を保たなければならない。例えば、図１４の（１）の部分に関しては、該当する微小線分の前後を構成する２本の円弧線分をそれぞれ延長させてその相互に交差する点まで延ばす。また、図１４の（２）の部分に関しては、該当する微小線分の前後を構成する１本の円弧と１本の直線をそれぞれ延長させてその相互に交差する点まで延ばす。このような処理を施すと、図１５−１に示す様な結果を得ることができる。

一方、円弧形状をそのまま延長するのではなく、円弧形状の端点部分にてその接線方向に直線を延ばしてその延長上の交点を求めると、図１５−２に示す様な結果を得ることができる。ただし、図１５−２の（２）の部分においては、この処理によって新たに１．６１４ｍｍの微小な直線が発生してしまうため、この結果を採用することはできない。

ここで問題となるのは、第１に、（ａ）上記の様に公知の手段を用いて線分の長さを基準として単純に形状を削除する処理を適用すると線分の連続性が途切れてしまうことである。また、連続性を保つためその前後の線分を単純に延長するなどの編集処理を適用すると、図１２に比べて図１５−１の（１）の部分に示す様に、（ｂ）人間の目視による認知に影響が出るほどの形状の変化が発生してしまう場合や、また、図１５−２の（２）の部分に示す様に、（ｃ）新たに削除が必要となる微小な線分が発生することがあるという点である。さらには、また、図１５−１や図１５−２の（１）の部分に示す様に、先端部分においてはかなりの鋭角な図形が発生するので、（ｃ）レーザ加工機等の熱による加工やパンチプレス加工機等の力による裁断加工を行うと、熱や力がその先端部分に集中してしまい良好な切断結果が得られないという問題点もある。

特許第２５８４２２９号公報（第６図）特開昭６１−４８００６号公報特開平６−８３５２５号公報特開平３−１７５５２３号公報

上述のように、従来のＣＡＤ／ＣＡＭ装置においては、微小な線分形状部分を自動で適切に間引き処理するもしくは編集処理する機能が搭載されていないため、オペレータの手作業による煩雑な編集作業が発生するという問題点があった。

また、公知の技術を適用してコンピュータ上の自動処理として所定の長さ以下の微小な線分を自動で間引くという機能の実現を考えた場合にも、人間の目視による認知に影響が出るほどの形状の変化が発生してしまうという問題点や、新たに削除が必要となる微小な線分が自動で発生してしまうため適用できないという問題点や、切断加工としての特性上その処理を適用できないという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、オペレータの煩雑な操作を必要とせずにコンピュータ上の自動処理として、切断加工上問題となる形状部分の発生を避けながら、加工上悪影響の出る微小線分箇所の個数を減少させることができるＣＡＤ／ＣＡＭ装置、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラムおよびＣＡＤ／ＣＡＭデータ編集方法を得ることを目的としている。

この発明に係るＣＡＤ／ＣＡＭ装置においては、始終点を一致させながら連続する複数の線分が形成する輪郭形状を記憶する記憶手段と、輪郭形状の中に１本の微小線分が存在し微小線分の前後には微小線分が連続していない場合に、微小線分を削除するとともに、微小線分の前後の線分を、微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより輪郭形状を再形成する１本部分編集手段とを有する。

この発明に係るＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラムにおいては、始終点を一致させながら連続する複数の線分が形成する輪郭形状を記憶する記憶手順と、記憶した輪郭形状を読み出し、輪郭形状の中に１本の微小線分が存在し微小線分の前後には微小線分が連続していない場合に、微小線分を削除するとともに、微小線分の前後の線分を、微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより輪郭形状を再形成する編集手順とが記載されコンピュータで実行可能とされている。

この発明に係るＣＡＤ／ＣＡＭデータ編集方法においては、始終点を一致させながら連続する複数の線分が形成する輪郭形状を記憶する記憶工程と、記憶した輪郭形状を読み出し、輪郭形状の中に１本の微小線分が存在し微小線分の前後には微小線分が連続していない場合に、微小線分を削除するとともに、微小線分の前後の線分を、微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより輪郭形状を再形成する編集工程とを有する。

なお、ここで「始終点を一致させながら連続する複数の線分」という表現は、１本目の線分の終点が２本目の線分の始点に一致し、２本目の線分の終点が３本目の線分の始点に一致し、３本目の線分の終点が４本目の線分の始点に一致するというように線分が連続することを表している。

この発明によれば、オペレータの煩雑な操作を必要とせずにコンピュータ上の自動処理として、切断加工上問題となる形状部分の発生を避けながら、加工上悪影響の出る微小線分箇所の個数を減少させることができる。

以下、本発明にかかるＣＡＤ／ＣＡＭ装置およびＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の図形データ処理手順を示すフローチャートである。図２はこの発明の実施の形態１に係るレーザ加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のハード構成を示すブロック図である。図２において、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置１００は、入力された各種データを基に図形データを作成し、切断方向や切断条件を解析して切断情報などを生成するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、入力された各種データを記憶するとともに、図形データを作成／描画する処理として必要なソフトウェアを格納する記憶手段であるメモリ１０２と、切断情報や画面の表示内容などの印刷を行うプリンタやプロッタなどの印刷装置１０３と、定義済みの図形データや切断経路、切断条件、入力要求メッセージなどを画面に表示することができるＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶ディスプレイなどの表示装置１０４と、形状データや切断条件などの各種データを入力する入力手段としてのキーボード１０５と、表示装置１０４に表示される図形やメニューの選択を行うポインティングデバイスとしてのマウス１０６と、ソフトウェアや定義済みの図形データなどを記憶するハードディスクドライブなどの外部記憶装置１０７とが、バスライン１０９によって接続されて構成される。また、バスライン１０９にはケーブルなどを介してレーザ加工機などの加工装置が接続される場合もある。

次に、図１のフローチャートに沿って動作を説明する。まず、ベクトル化処理が完了している図形データを取り込みした後、図形全体に対して図１の「ステップＳ１：微小線分部有無検索」処理にて不適切と判断される微小線分が存在するか検索を行い、一本でも存在が確認されれば、その存在箇所を特定する。

この発明で使用するソフトウェア上に構成される各種手段の一覧を図３に示す。ステップＳ１の処理では、図３の「Ｍ０１：微小線分検索手段」が使用される。このステップＳ１の検索処理については、従来のＣＡＤ／ＣＡＭ装置において、描画エリア内に存在するすべての要素の、直線であればその長さや始点／終点の座標や角度情報が、円弧であれば弧の長さや半径や始点／終点の座標や中心角の角度情報が、真円であればその半径や中心座標の情報などを求めて管理する機能を具備しているため、この機能により実現できる。

ここで、上述の［背景技術］に示した通り特に加工上悪影響が出る微小線分の長さとして例えば長さが２ｍｍ以下の直線や円弧が存在するか、もしくは長さが２ｍｍより長くても半径が１．５ｍｍ以下の円弧が存在するかが確認され、該当する線分が無い場合は図１のステップＳ１の判断が否定となり、図１の最終工程までジャンプするので、オペレータはその後のＣＡＤ／ＣＡＭ上で加工用データを作成するなど次の作業に移ることとなる。

一方、ステップＳ１にて該当する部分があり、判断が肯定の場合には、該当する線分の数を減らす為にステップＳ２以下の処理に入る。ステップＳ２の形状変化許容範囲設定処理においては、その後の編集処理によって形状が変化した場合にオペレータの目視認識で許容できないほどの大きな変化が発生したかどうかを判断するための許容範囲を設定する。例えば上述の図１０の形状に対して、図４−１には、ひらがなの「い」の左側部分の図形において、元の輪郭線分に対して内側および外側にそれぞれ１ｍｍずつ拡大・縮小した形状が作画されている。

ここで、この拡大・縮小の幅を１ｍｍにした理由としては、例えばこのひらがなの「い」の形をした図形の大きさの最大幅が１００ｍｍだとしてその１％つまり１ｍｍまでの図形の変化であれば、目視でも許容される程度の変化であると考えられる場合を想定している。値はオペレータにより事前に適宜変更でき、長さによる指定や図形全体の大きさに対する割合、つまりパーセンテージなどによる指定もできるようにされている。

図４−２はひらがなの「い」の左側部分を拡大表示した図である。図４−３は図４−２の円で囲まれた特徴的な一部分を拡大表示した図である。図４−２においては、元々構成されている形状の内側および外側に単純にそれぞれ１ｍｍずつの幅で拡大・縮小させた新たな形状を作画し、その新たな形状を構成する線分の交点位置もしくは延長上の交点位置にて接続して形成される閉形状として、元の形状の輪郭に沿うようにして作画する。この作画は、ステップＳ３以降の処理で適宜編集を行う際に、編集による形状の変化の許容範囲を、最大２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲内に制限するために、その目安となる形状として作画される。

従来のＣＡＤ／ＣＡＭ装置において線分が特定の線分と接するかもしくは交差するかを判断する機能は具備されている。そのため、形状変化が許容範囲内か否かの判断はこの機能を応用することで実現できる。なおここで、この許容範囲を示す形状は、コンピュータの内部処理に用いられるものなので、必ずしも図４−２等に示す様な形状が表示装置１０４に表示される必要は無い。

なお、ステップＳ２の「形状変化許容範囲」の設定方法として、本実施の形態１においては、上述のように元図形の輪郭線分を単純に１ｍｍずつ並行移動させているが、この方法では図４−３の（１）に示す様に特に、鋭角な部分では延長上の交点位置が元図形位置よりも大きく離れてしまい、人間の目視による認知に影響が出るほど大きな形状の変化が発生しても許容範囲内であると判断されてしまう場合がある。また、図４−４に示す様に延長上の交点を求められない結果になる状況もあるため、例えば図４−３の（２）に示す図の様に鋭角図形の頂点部分の外側に対しては指定した距離の長さを半径として適用した円弧を想定し、図４−３の（３）に示す様に先端部に接する円弧を求めこの編集可能の範囲と規定する。

また、図４−３の（１）に示す様に形状の内側にも外側と同量の１ｍｍだけ平行移動させた場合、特に内側については形状が小さくなる方向での編集であるため形状全体に対する編集される寸法の比率が大きくなり人間の目視による認知に大きく影響してしまうため、図４−３の（２）に示す様に内側の並行移動距離は外側に比べて小さくするなど、外側と内側で設定値を変更してもかまわない。

一方、別の「形状変化許容範囲」の設定方法として、図４−５の（１）に示す様に単純に元図形の輪郭線分に対して１ｍｍずつの距離で平行な新たな線分を作画しその交点位置もしくは延長上の交点位置にて接続するのではなく、特に鋭角形状の外側部分に許容範囲が広がり過ぎるのを防ぐために、延長しないまま１ｍｍずつの距離で平行な線分を設けた後、その先端位置から同じ長さ１ｍｍの接線方向の直線を発生させ、さらにその先端同士を直線で結ぶという処理にて生成される形状を「形状変化許容範囲」として設定してもかまわない。

この様に、ステップＳ２の「形状変化許容範囲」の設定については複数種類の設定手段を用意して、適切な手段をオペレータが指定できる様にする。このステップＳ２の処理には、図３の「Ｍ０２：形状変化許容範囲設定手段」が使用される。

なお、図１のフローチャートに示す動作においては、図形全体において一箇所でも当該微細線分が存在した場合には、ステップＳ２の形状変化許容範囲設定処理にて図形全体に対して一括して形状変化許容範囲設定処理を施す例を示しているが、ステップＳ１及びこの後説明をするステップＳ８による微小線分部有無検索処理において、微小線分が検索された位置に対してのみ順次「Ｍ０２：形状変化許容範囲設定手段」による設定処理を適用させてもよく、その場合は図６のフローチャートに示す様に、ステップＳ８からの戻る位置がステップＳ１とステップＳ２の間の位置となる。

次に、図１のステップＳ３「当該箇所編集及び許容範囲判定抽出」処理にて、本実施の形態１の本来の目的である微小線分を減らす図形編集処理を行う。この処理においては、１本もしくは複数本の当該微小線分が連続して存在する箇所において、微小線分の連続する数に応じて複数種類の図形編集処理手段を用意しておく。つまり、当該の微小線分が１本だけ単独で存在する箇所である場合には、図５−１に示す様にその１本を削除してその前後の線分をその延長上の交点の位置まで延長させるという編集が行われ、この編集処理には図３で示す手段としては「Ｍ１１：１本部分編集手段」が使用され、編集結果は「Ｍ２２：編集後形状記憶手段」で記憶される。

また、「Ｍ１１：１本部分編集手段」の別の編集処理方法として、上記図１５−１の様な該当する微小線分の両端にある要素を単純に交点まで延長して編集するという処理ではなく、図１５−２に示す様に該当する微小線分の両側にある要素の端点に接線方向の直線をそれぞれ延長して設け、その延長上の交点までで図形を作成するという処理も選択できる様にし、もしくは両方の手段を実行して後にオペレータによる選択が可能な候補として「Ｍ２２：編集後形状記憶手段」で記憶できるようにしてもよい。

当該の微小線分が１本ではなく２本だけが連続している場合には、図５−２に示す様にそれぞれの微小線分の始終点の端点が位置する３点を通過する１本の円弧で構成させる「Ｍ１２：２本連続部分編集手段」が使用される。また、３本が連続している場合には、それら連続する微小線分の始終点の端点である４箇所のうち、両端の２点と、中央の要素の中点との、合計３点を通過する１本の円弧で構成するように編集され、この編集処理には図３の「Ｍ１３：３本連続部分編集手段」として用意される。

また、４本が連続している場合には連続する４本の微小線分のうち前後の２本ずつに対して「Ｍ１２：２本連続部分編集手段」と同等の処理をそれぞれに適用し、これを「Ｍ１４：４本連続部分編集手段１」として用意してもよく、もしくは４本の連続する微小線分で構成される合計５点の始終点のうち１番目と３番目と５番目の３点を通過する１個の円弧で構成するという処理を適用し、これを「Ｍ１５：４本連続部分編集手段２」として用意してもよい。

そして実際に図１のステップＳ３の「当該箇所編集及び許容範囲判定抽出」の動作としては、ステップＳ１にて検索された当該の微小線分の存在する箇所において、図３の「Ｍ０３：微小線分連続本数カウント手段」が使用されてその箇所に何本の当該微小線分が連続して存在するかをカウントする。これは、ステップＳ１にて検索された１本の微小線分の前後にも接続して連続して当該の微小線分が存在するか、存在するとすれば前後に連続して合計何本かをカウントする。

そして、例えば５本以上連続する箇所においては両端の微小線分のうち短い方から順に連続する２本ずつの組み合わせを抽出し、その２本の微小線分に対して順次「Ｍ１２：２本連続部分編集手段」を適用する。その際、連続本数が奇数の場合は、最後の３本の微小線分が残った状態で、上記「Ｍ１３：３本連続部分編集手段」を適用する。この様にして５本以上の微小線分が連続して存在する箇所は微小線分の本数を減らす。また、上述の例では、まず先に２本ずつを抽出しているが、３本ずつを先に抽出して「Ｍ１３：３本連続部分編集手段」を使用して端から順に編集処理を行い、最後に４本が残った時点で「Ｍ１４：４本連続部分編集手段１」もしくは「Ｍ１５：４本連続部分編集手段２」にて編集を行い、最後に２本が残った場合にはその２本に対して「Ｍ１２：２本連続部分編集手段」にて編集を行うという方法でもよい。もしくは当該微小線分の連続数が多い場合には上記の３本ずつ先に抽出する処理例ではなくて４本ずつを先に抽出して「Ｍ１５：４本連続部分編集手段２」を適用し、４で割り切れない本数の場合には最後に残った本数に応じて適宜上記の処理手段を適用させて編集する等の処理にしてもよい。

この様にして、当該微小線分が５本以上連続する箇所であった場合に前後する線分をまとめて結合し、微小線分の本数を減らしていく。一旦この結合の編集処理を行った後でも、今回編集中の箇所においては「Ｍ０１：微小線分検索手段」を繰り返し適用し、当該の微小線分がまだ存在する場合にはＭ１１からＭ１５までの手段を繰り返し適用して、ステップＳ３として編集処理を行う。もちろん４本以下の連続数になってもＭ１１からＭ１５までの手段を繰り返し適用して、微小線分削減の処理を行う。

この様にして、前回ステップＳ１にて当該微小線分が検索された箇所の前後に連続する全ての当該微小線分に対して編集処理を行う。ここで、コンピュータ上の処理として複数種類の編集手段を適用して以上の図形編集処理を行えるようにした場合、編集結果は１つもしくは複数の候補として「Ｍ２２：編集後形状記憶手段」により記憶される。

以上で図１のステップＳ３の処理は終わり、次に、図１のステップＳ４の処理として「Ｍ２２：編集後形状記憶手段」により記憶された今回の編集結果の中に、ステップＳ２で設定された今回編集した箇所における形状変化許容範囲の中に収まる編集結果が有るか無いかが判断され、１つでも有ればステップＳ６の処理として、編集後の候補となる図形をオペレータの操作により順次画面に表示させてオペレータによる目視判定により最良と判断される結果をオペレータが選択する。このステップＳ４の処理には「Ｍ２１：形状変化許容範囲内外判定手段」が使用される。

ステップＳ４およびステップＳ６の両ステップにて選択される形状が無い場合には、今回編集が行われた当該箇所には適切な編集が実施できなかったとして、ステップＳ５にて「Ｍ２３：当該箇所編集不可マーク設定手段」が使用され、当該箇所にオペレータが目視確認できるマークを設定表示し、以後の図形編集処理ではこの部分が編集の必要な微小線分であると認識されずに無視するように設定される。

ステップＳ６にて、オペレータによる選択処置がされた場合には、ステップＳ７で当該箇所の図形編集処理が確定し、ステップＳ８にて図形全体内の他の部分で編集が必要な微小線分が残っているか「Ｍ０１：微小線分検索手段」を使って検索され、まだ残っている箇所があればステップＳ３に処理が戻される。

以上のように、本実施の形態１の加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置によれば、図形内の修正が必要な箇所を、オペレータの目視確認による煩雑な作業で探し編集する必要が無く、また形状変化許容範囲内外判定手段などを具備するため、編集結果が適切かどうかの判断もその都度オペレータが行う必要が無くなる。

なお、本実施の形態１の加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置では、検索手段で見つかった修正が必要な箇所ごとに１箇所ずつオペレータによる目視判定を行う処理の例を示したが、編集箇所が多数の場合には操作が煩雑になるので、図１のステップＳ６やステップＳ７の処理を後回しにして、図形内の全ての編集必要箇所での許容範囲内結果の有無を確認する処理を先に行い、最後に、記憶された１個もしくは複数の候補の図形をオペレータが全てまとめて目視判定する処理順にしてもかまわない。

またその際、「Ｍ２２：編集後形状記憶手段」が適用された回数をカウントし、つまりコンピュータ上の処理で生成された編集結果候補図形の個数を数え、１０個を超えるなどオペレータによる目視選択操作の必要回数が増え過ぎた場合には、「Ｍ０２：形状変化許容範囲設定手段」の許容範囲がより狭まる値に設定し直してコンピュータの処理をやり直す仕組みを設けてもよい。この処理を実現するためには、「Ｍ２２：編集後形状記憶手段」の中にこの手段の動作回数をカウントする機能も設けるなどして対処する。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーザ加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、上記「Ｍ０１：微小線分検索手段」において、面積が一定値以下もしくはゼロの閉ループ形状、もしくは開形状、もしくは点形状も検索対象とするか否かをオペレータが指定でき、また検索する範囲を図形全体にするかそれともオペレータが選択指定した範囲だけに限定するか、適宜設定することができるものとする。

従来は、対象となる形状が描かれた紙をスキャナー等で読み取りその後の編集処理を行う場合、わずかに付着した小さなゴミや髪の毛などの読み取り後の不要な形状をオペレータが目視で確認しながら区別して消去していく操作が必要となっていた。一方、毛筆で紙に墨で書かれた文字をスキャナーで読み取りそのデータを取り込みする場合などには、上述のゴミとは別に墨の飛び散りの点など読み込みされるべき形状も存在し、その区別をオペレータが目視で行わなければならなかった。

これに対して本実施の形態２に示す手段を合わせて具備すれば、微小なゴミとみなされる形状だけを図形全体の中なら除外することができ、また、微小な形状でありながら特に上記の毛筆文字形状などの付近の領域に限定して削除する機能を適用しないなどの処理が実施できる。

具体的には図７に示す様に、点形状を加工形状として適用するのかしないのかをオペレータの操作で予め記憶設定しておく「Ｍ３１：点形状適用判定手段」や、面積が小さいもしくは面積がゼロの閉ループ形状を加工形状として適用するのかしないのかを判定する値を予め記憶設定しておく手段と一般的なＣＡＤが従来保有する閉ループ面積を求める機能と組み合わせて機能する「Ｍ３２：閉ループ面積適用判定手段」や、開形状を加工形状として適用するのかしないのかをオペレータが予め記憶設定しておく「Ｍ３３：開形状適用判定手段」や、上記各判定を適用する範囲をマウスなどで限られた範囲に指定する「Ｍ３４：適用範囲指定手段」等の各手段を具備している。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーザ加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、上記編集結果判定手段において、編集部分に予め指定した角度よりも鋭角な図形部分が発生していないかを確認する機能を具備するものである。本実施の形態３においては、図形をオペレータによる操作ではなく自動で編集するため、特に上記図１５−１で示した様に円弧と円弧もしくは円弧と直線が接するほどの鋭角で形状が構成される部分が、オペレータが意図しないままに発生してしまう場合があるため、それをオペレータの目視確認ではなく、自動的に見つける編集結果判定手段を設けている。

具体的には図８に示す様に、加工上問題が発生する鋭角であると判定する角度をオペレータが予め記憶設定しておく手段と一般的なＣＡＤが従来保有する隣接線分の成す角度を求める機能と組み合わせて機能し、設定した角度よりも鋭角な部分にはオペレータが目視認識できるマークを設定表示する「Ｍ４１：鋭角形状判定手段」を具備している。なお、この「Ｍ４１：鋭角形状判定手段」の適用を、本発明に記載の処理により図形の編集が行われた部分に限定せず、編集が行われた部分を含む図形全体に適用範囲を広げてもかまわない。

以上のように、この発明に係るレーザ加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、オペレータの煩雑な操作を必要とせずにコンピュータ上の自動処理として、切断加工上問題となる形状部分の発生を避けながら、加工上悪影響の出る微小線分箇所の個数を減少させることができるとともに、微小線分検索手段を始めとする図３などに示す各種手段を具備するため、図形内の修正が必要な箇所を、オペレータの目視確認による煩雑な作業で探し編集する必要が無く、また形状変化許容範囲設定手段や形状変化許容範囲内外判定手段なども具備するため、コンピュータの自動処理による編集でふさわしくない結果になった場合の判断もその都度オペレータが行う必要が無くなるという効果がある。

この発明に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、特に微小な線分を含む形状データを読み込みした後の加工用データ作成処理において、加工上適さない形状部分を適宜編集する作業の効率を向上させる装置として用いられるのに適している。

この発明の実施の形態１に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の図形データ処理手順を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置のハード構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置が具備する各種手段を示す図である。形状変化許容範囲設定手段の処理の例を示す図であり、ひらがなの「い」の左側部分の図形において、元の輪郭線分に対して内側および外側にそれぞれ所定幅だけ拡大・縮小した形状を作画した図である。図４−１のひらがなの「い」の左側部分を拡大表示した図である。図４−２の円で囲まれた特徴的な一部分を拡大表示した図である。延長上の交点を求められない結果になる状況を説明する図である。形状変化許容範囲設定手段の処理の他の例を示す図である。微小線分１本部分編集手段の処理の例を示す図である。微小線分２本連続部分編集手段の処理の例を示す図である。この発明の実施の形態１に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置の図形データ処理手順の他の例を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置が具備する各種手段を示す図である。この発明の実施の形態３に係る加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置が具備する鋭角形状判定手段を示す図である。パソコンなどで作成した文字形状の例を示す図である。形状データの輪郭が抽出されて直線や円弧の連続によって構成された状態を示す図である。図１０の一部を拡大した図である。図１１の一部を拡大した図である。３本の連続した微小な直線で構成されている部分を１本の円弧にまとめる例を示す図である。１本の微小な線分を削除する例を示す図である。自動的に間引く処理を施した例を示す図である。人間の目視による認知に影響が出るほどの形状の変化が発生してしまう例を示す図である。新たに削除が必要となる微小な線分が発生する例を示す図である。

符号の説明

１００加工機用ＣＡＤ／ＣＡＭ装置
１０１ＣＰＵ
１０２メモリ（記憶手段）
１０３印刷装置
１０４表示装置
１０５キーボード
１０６マウス
１０７外部記憶装置
１０９バスライン

Claims

始終点を一致させながら連続する複数の線分が形成する輪郭形状を記憶する記憶手段と、前記輪郭形状の中に１本の微小線分が存在し該微小線分の前後には微小線分が連続していない場合に、該微小線分を削除するとともに、該微小線分の前後の線分を、該微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより前記輪郭形状を再形成する１本部分編集手段とを備えたことを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記輪郭形状を形成する各々の線分の中で、直線においては指定長さ以下の場合に該直線を前記微小線分とすることを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記輪郭形状を形成する各々の線分の中で、円弧においては、指定曲率半径以下もしくは円弧長が指定長さ以下の場合に、該円弧を前記微小線分とすることを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記輪郭形状を形成する線分の中に微小線分が２本のみ連続して存在する部分がある場合、該２本の微小線分を削除するとともに、該２本の微小線分の始終点が位置する３点を通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する２本連続部分編集手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記２本連続部分編集手段は、前記２本の微小線分の始終点が位置する３点を通過する１本の円弧が指定曲率半径以下もしくは指定円弧長以下の場合に前記微小線分とし、該２本の微小線分を削除するとともに、該微小線分の前後の線分を、該微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより前記輪郭形状を再形成することを特徴とする請求項４に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記輪郭形状の中に微小線分が３本のみ連続して存在する部分がある場合、該３本の微小線分を削除するとともに、該３本の微小線分の始終点が位置する４点のうち両側の２点と真ん中の微小線分の中点とを通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する３本連続部分編集手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記３本連続部分編集手段は、前記３本の微小線分の始終点が位置する４点のうち両端の２点と真ん中の微小線分の中点とを通過する１本の円弧が指定曲率半径以下もしくは指定円弧長以下の場合に前記微小線分とし、該３本の微小線分を削除するとともに、該微小線分の前後の線分を、該微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより前記輪郭形状を再形成することを特徴とする請求項６に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記輪郭形状の中に微小線分が４本のみ連続して存在する部分がある場合、該４本の微小線分を削除するとともに、該４本の微小線分の前後２本に関して、各々２本の微小線分の始終点が位置する３点を通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する第１の４本連続部分編集手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記輪郭形状の中に微小線分が４本のみ連続して存在する部分がある場合、該４本の微小線分を削除するとともに、該４本の微小線分の始終点が位置する５点のうち１番目と３番目と５番目を通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する第２の４本連続部分編集手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記輪郭形状の中の点形状を加工形状として適用するか否かを予め記憶設定しておく点形状適用判定手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
ＣＡＤの閉ループを求める機能と組み合わせて機能して前記輪郭形状の中の面積が微小もしくは面積がゼロの閉ループ形状を加工形状として適用するか否か判定する値を予め記憶設定しておく閉ループ面積適用判定手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
開形状を加工形状として適用するか否かを予め記憶設定しておく開形状適用判定手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
前記各判定手段を適用する範囲を、所定の範囲として指定する適用範囲指定手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
編集部分もしくは図形全体に予め指定した角度よりも鋭角な図形部分が発生していた場合にその位置にマークを設定表示する鋭角形状判定手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置。
始終点を一致させながら連続する複数の線分が形成する輪郭形状を記憶する記憶手順と、記憶した前記輪郭形状を読み出し、該輪郭形状の中に１本の微小線分が存在し該微小線分の前後には微小線分が連続していない場合に、該微小線分を削除するとともに、該微小線分の前後の線分を、該微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより前記輪郭形状を再形成する編集手順と、を有しコンピュータで実行可能とされたＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記輪郭形状を形成する各々の線分の中で、直線においては指定長さ以下の場合に該直線を前記微小線分とする手順をさらに有するコンピュータで実行可能とされた請求項１５に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記輪郭形状を形成する各々の線分の中で、円弧においては、指定曲率半径以下もしくは円弧長が指定長さ以下の場合に、該円弧を前記微小線分とする手順をさらに有するコンピュータで実行可能とされた請求項１５に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記輪郭形状を形成する線分の中に微小線分が２本のみ連続して存在する部分がある場合、該２本の微小線分を削除するとともに、該２本の微小線分の始終点が位置する３点を通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する編集手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から１７のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記微小線分が２本連続する部分の編集手順は、前記２本の微小線分の始終点が位置する３点を通過する１本の円弧が指定曲率半径以下もしくは指定円弧長以下の場合に前記微小線分とし、該２本の微小線分を削除するとともに、該微小線分の前後の線分を、該微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより前記輪郭形状を再形成するコンピュータで実行可能とされた請求項１８に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記輪郭形状の中に微小線分が３本のみ連続して存在する部分がある場合、該３本の微小線分を削除するとともに、該３本の微小線分の始終点が位置する４点のうち両側の２点と真ん中の微小線分の中点とを通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する編集手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から１９のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記微小線分が３本連続する部分の編集手順は、前記３本の微小線分の始終点が位置する４点のうち両端の２点と真ん中の微小線分の中点とを通過する１本の円弧が指定曲率半径以下もしくは指定円弧長以下の場合に前記微小線分とし、該３本の微小線分を削除するとともに、該微小線分の前後の線分を、該微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより前記輪郭形状を再形成するコンピュータで実行可能とされた請求項２０に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記輪郭形状の中に微小線分が４本のみ連続して存在する部分がある場合、該４本の微小線分を削除するとともに、該４本の微小線分の前後２本に関して、各々２本の微小線分の始終点が位置する３点を通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する編集手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から２１のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記輪郭形状の中に微小線分が４本のみ連続して存在する部分がある場合、該４本の微小線分を削除するとともに、該４本の微小線分の始終点が位置する５点のうち１番目と３番目と５番目を通過する１本の円弧で接続することにより前記輪郭形状を再形成する編集手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から２１のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記輪郭形状の中の点形状を加工形状として適用するか否かを予め記憶設定しておく判定手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から２３のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
ＣＡＤの閉ループを求める機能と組み合わせて機能して前記輪郭形状の中の面積が微小もしくは面積がゼロの閉ループ形状を加工形状として適用するか否か判定する値を予め記憶設定しておく判定手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から２４のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
開形状を加工形状として適用するか否かを予め記憶設定しておく判定手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から２５のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
前記各判定手順を適用する範囲を、所定の範囲として指定する指定手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項２４から２６のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
編集部分もしくは図形全体に予め指定した角度よりも鋭角な図形部分が発生していた場合にその位置にマークを設定表示する判定手順をさらに有しコンピュータで実行可能とされた請求項１５から２７のいずれか１項に記載のＣＡＤ／ＣＡＭ装置用プログラム。
始終点を一致させながら連続する複数の線分が形成する輪郭形状を記憶する記憶工程と、記憶した前記輪郭形状を読み出し、該輪郭形状の中に１本の微小線分が存在し該微小線分の前後には微小線分が連続していない場合に、該微小線分を削除するとともに、該微小線分の前後の線分を、該微小線分を削除した部分の方向に延ばし、両線分の交点まで延長することにより前記輪郭形状を再形成する編集工程とを有することを特徴とするＣＡＤ／ＣＡＭデータ編集方法。