JP2011141673A - 加工シミュレーション装置および数値制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工不具合の判別や、加工不具合の発生要因の容易な推定を可能とする加工シミュレーション装置および数値制御装置を得ること。
【解決手段】距離フィールドモデルで表現された加工対象物の形状をシミュレーションする切削シミュレーション部３と、シミュレーション結果から比較対象形状を選択する比較対象選択部４と、シミュレーション結果をグラフィック表示するためのレンダリング処理を実行する形状描画処理部５と、シミュレーション実行制御部２と、を有し、レンダリング処理において、画素が配列された投影面と、投影面上の各画素から投影面に垂直な方向である投影方向に沿う光線と、比較対象形状および光線の交点位置と、を想定するとして、形状描画処理部５は、交点位置において、参照基準形状に対する符号付距離値と、距離フィールドから導出可能な二次的幾何特徴量の差分と、に基づいて画素の輝度値を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工シミュレーション装置および数値制御装置、特に、工作機械による加工形状をシミュレーションする加工シミュレーション装置に関する。

ＣＡＭシステム等で作成されたＮＣ加工プログラムを用いる加工においては、加工設計者の意図とは異なる仕上がりとなるような加工不具合が生じることがある。加工不具合が生じる要因としては、例えば、用意された加工プログラム自体に問題がある場合や、加工条件あるいは工作機械の調整が適切でないために加工プログラムの指示に工作機械が追随していない場合などがある。切削加工の場合、特に、加工プログラムに問題がある場合、加工不具合は削り残しや削りすぎとなって表れることが多いとされている。このような加工不具合を回避するために、加工プログラムを作成準備するＣＡＭシステムには、通常、シミュレーションによりプログラムを検証する機能が搭載されている。

シミュレーションによるプログラム検証は、明らかな不具合に対しては、検証対象であるシミュレーション結果形状（以下、適宜「対象形状」と称する）の目視により人手で確認する手法が採用可能である。より詳細な検証には、プログラムの作成に用いたＣＡＤモデルデータによる基準形状と対象形状との比較結果をグラフィック表示する手法が採用される場合がある。切削加工の場合、削り残しや削りすぎの大小が例えば濃淡表示や色分け表示により表される。削り残しや削りすぎの大小は、例えば、基準形状に対する対象形状の乖離の程度を、二つの形状の表面同士の間の距離を指標とすることにより表される。ここで、対象形状の表面全体について基準形状との間の距離を逐一計測すると計算負荷が増大することとなるため、簡便な検証を可能とするための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、加工プログラムの検証に関わる形状データを観察軸方向へ距離展開し、観察軸方向の距離の大小によって削り残しや削りすぎを判別する方法が提案されている。軸方向についての距離の比較により検証可能とすることで、検証のための計算負荷を軽減させる。

特開平７−１２９２２１号公報

基準形状と対象形状との観察軸方向における距離は、加工面と観察軸とがなす角度に依存して変化することとなる。この場合、均一な削り残しや削りすぎに対しても、加工面の傾きによって距離の差が異なることとなるため、定量的な形状比較が困難となる。また、基準形状からの乖離距離を指標とする方法では、検証対象としたい各種の加工不具合の特定の形態をカバーするにとどまる点も課題となる。特に、金型加工などのように、曲面を多用した意匠性の高い部品を加工する場合には、仕上がり面が滑らかであることが重視されることとなる。仕上がり面の一定の範囲に渡って削り残しや削りすぎが一様に存在するのであれば必ずしも加工不具合として扱う必要は無いような場合、乖離距離に基づく判別はかえって検証の妨げとなり、重大な不具合、例えば加工傷や加工ムラなどを見落とす可能性があるという問題を生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工不具合の判別や、加工不具合の発生要因の容易な推定を可能とする加工シミュレーション装置および数値制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、距離フィールドモデルで表現された加工対象物の形状を、切削加工の所定のシミュレーション条件で生成された工具移動データに基づき前記距離フィールドモデルを更新することでシミュレーションする切削シミュレーション部と、前記切削シミュレーション部でのシミュレーション結果から参照基準形状が指定され、前記参照基準形状とは異なる前記シミュレーション条件で生成された前記工具移動データに基づくシミュレーション結果から比較対象形状を選択する比較対象選択部と、前記比較対象選択部で前記比較対象形状として選択された前記シミュレーション結果をグラフィック表示するためのレンダリング処理を実行する形状描画処理部と、前記切削シミュレーション部、前記比較対象選択部、及び前記形状描画処理部を制御するシミュレーション実行制御部と、を有し、前記形状描画処理部は、前記レンダリング処理において、画素が配列された投影面と、前記投影面上の各画素から前記投影面に垂直な方向である投影方向に沿う光線とを想定して前記比較対象形状と前記光線との交点位置を計算し、前記交点位置において、前記参照基準形状に対する符号付距離値と、距離フィールドから導出可能な二次的幾何特徴量の差分と、に基づいて前記画素の輝度値を決定することを特徴とする。

本発明によれば、加工不具合の判別や、加工不具合の発生要因の容易な推定が可能となるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る加工シミュレーション装置の構成を示すブロック図である。 図２は、レンダリング処理における交点位置の計算、符号付距離値の計算および距離勾配ベクトルの計算の過程を説明する図である。 図３は、形状描画処理部において新たな投影方向を決定する過程を説明する図である。 図４は、実施の形態３に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。

以下に、図面に基づいて、本発明に係る加工シミュレーション装置および数値制御装置の実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る加工シミュレーション装置１の構成を示すブロック図である。加工シミュレーション装置１は、シミュレーション実行制御部２、切削シミュレーション部３、比較対象選択部４、形状描画処理部５および形状データ格納部６を有する。

シミュレーション実行制御部２は、切削シミュレーション部３、比較対象選択部４および形状描画処理部５を制御する。切削シミュレーション部３は、距離フィールドモデルで表現された加工対象物の形状をシミュレーションする。比較対象選択部４は、切削シミュレーション部３でのシミュレーション結果から比較対象形状を選択する。形状描画処理部５は、シミュレーション結果をグラフィック表示するためのレンダリング処理を実行する。形状データ格納部６は、距離フィールドモデルで表現された加工対象物の形状データが格納される。形状データ格納部６には、少なくとも二つの形状データが格納される。

ここで、距離フィールドモデルについて説明する。距離フィールド（または、距離場（きょりば））は、対象形状が置かれた空間がなすスカラー場の一種で、任意の着目点から形状表面までの距離により場の値が与えられるものを指す。通常は、距離値として着目点から形状表面までのユークリッド最短距離を用い、また、距離値の符号を違えることで着目点が形状の内部にあるか外部にあるかを識別できるようにしておく。

距離フィールドは、数学的には空間座標点Ｐから符号付距離ｄへの広義の一価関数ｄ＝ｆ（Ｐ）として捉えることができ、距離関数と呼ばれる。また、距離関数の勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ、グラジェント）ｇｒａｄ．ｆ（Ｐ）を取ることで得られるベクトルは、距離勾配ベクトルと呼ばれ、点Ｐを通る等値面（２次元空間の場合は等値線）に垂直なベクトルすなわち法線ベクトルに一致する。特に、点Ｐが形状表面上または近傍に位置する場合は、距離勾配ベクトルは形状表面の法線ベクトルまたはその近似とすることができる。

本実施の形態では、切削シミュレーション部３が扱う距離フィールドモデルとして、Ｆｒｉｓｋｅｎ他による「Ａｄａｐｔｉｖｅｌｙ Ｓａｍｐｌｅｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｆｉｅｌｄｓ： Ａ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａｐｅ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ」、Ｐｒｏｃ．ＳＩＧＧＲＡＰＨ２０００，ｐｐ．２４９〜２５４，２０００において述べられている適応的サンプル距離フィールドを採用する。

適応的サンプル距離フィールドは、空間の次元に応じてクワッド分割またはオクト分割で階層ツリー管理した格子点上で距離フィールドをサンプリングし、サンプリング点を含む任意の空間座標点での距離フィールドの値（以下、距離値または符号付距離値と称する）を補間等の方法により復元計算できるようにしたものである。

適応的サンプル距離フィールドの最も典型的な実現方法では、クワッド分割またはオクト分割による正方形領域または立方体領域をセルとし、セルのコーナー点でサンプリングした距離値をセルに関連付けてデータ表現する。セル境界または内部の任意の座標点での距離値は、コーナー点でサンプリングした距離値を一次補間して近似的に復元計算する。また、距離勾配ベクトルは、距離値に関する一次補間式を各座標についての偏微分係数により近似的に復元計算される。このようにして復元計算される距離値および距離勾配ベクトルは近似誤差を含んでいるが、適応的サンプル距離フィールドでは再帰的なクワッド分割やオクト分割によって近似誤差が所定の許容値に収まるようにデータ構造を適応的に再構築する。

次に、加工シミュレーション装置１を構成する各部の概略動作を説明する。加工シミュレーション装置１の外部に用意された工具移動データ９には、指定のシミュレーション条件に基づき加工プログラムから生成した工具位置データおよび工具移動種別データが記述されている。ここで、シミュレーション条件とは、工具送り速度など加工プログラム中に記述された加工条件パラメータ、加減速定数など加工プログラムとは別に工作機械に対して直接指定される加工条件パラメータ、加工プログラムから工作機械への指令を生成する過程での数値制御装置内部の処理レベルの違い、などを指す。シミュレーション実行制御部２は、工具移動データ９に記述された工具位置データおよび工具移動種別データを基にして、切削シミュレーション部３へ切削シミュレーションを指示する。

切削シミュレーション部３は、適応的サンプル距離フィールドで表現された加工対象物の現在の形状データを形状データ格納部６から読み出す。切削シミュレーション部３は、読み出した形状データを、シミュレーション実行制御部２から指示された工具位置データおよび工具移動種別データに基づいて更新し、更新後の形状データを形状データ格納部６へ書き戻す。切削シミュレーション部３は、このような処理を繰り返す。

この切削シミュレーションは、シミュレーション条件を異ならせて、少なくとも２回実行される。シミュレーション条件を異ならせて得られたシミュレーション結果は、それぞれ形状データ格納部６の異なる領域に格納される。

次に、シミュレーション実行制御部２は、比較対象選択部４に対して、参照基準形状の指定と比較対象形状の選択とを指示する。比較対象選択部４は、形状データ格納部６に格納された複数のシミュレーション結果の一つを参照基準形状（データ）７に指定するとともに、参照基準形状とは異なるシミュレーション条件によるシミュレーション結果の一つを比較対象形状（データ）８として選択する。

また、シミュレーション実行制御部２は、形状描画処理部５に対して、比較対象形状として選択されたシミュレーション結果を対象とする描画処理を指示する。形状描画処理部５は、参照基準形状７と比較対象形状８とを形状データ格納部６から読み出し、比較対象形状７について、例えばレイキャスト法によるレンダリング処理を実行する。ディスプレイ装置１０は、形状描画処理部５におけるレンダリング処理を経たデータを基に、比較対象形状８とされたシミュレーション結果の形状をグラフィック表示する。

次に、形状描画処理部５におけるレンダリング処理の詳細について説明する。形状描画処理部５は、画素が配列された投影面を想定し、投影面に垂直な方向を投影方向として、投影面上の各画素から投影方向に沿う仮想的な光線を照射した場合における、光線と比較対象形状８の表面との交点位置を計算する。次に、形状描画処理部５は、交点位置において、参照基準形状７に対する符号付距離値を計算する。計算された符号付距離値は、後述するように、交点位置における比較対象形状８から参照基準形状７までの距離を表している。また、形状描画処理部５は、参照基準形状７および比較対象形状８について、交点位置における距離勾配ベクトルをそれぞれ計算し、両ベクトルがなす角度を計算する。

図２は、レンダリング処理における交点位置の計算、符号付距離値の計算および距離勾配ベクトルの計算の過程を説明する図である。図中（ａ）は、比較対象形状８のうち着目箇所を含む一部断面を模式的に表している。投影面２１は、かかる断面に垂直な面と想定する。投影面２１上に配置されたある画素２２から投影方向に沿って照射された光線２３と、比較対象形状８の表面２４との交点位置２５は、比較対象形状８の距離関数であって距離値をゼロとした方程式と、光線２３の方向を表す直線方程式とを連立させて解くことにより計算される。

（ｂ）は、参照基準形状７のうち（ａ）と同様の着目箇所を含む一部断面を模式的に表している。交点位置２５と参照基準形状７の表面２６との間の符号付距離値２７は、交点位置２５における参照基準形状７の距離関数を評価することにより計算される。交点位置２５は比較対象形状８の表面２４に位置することから、計算された符号付距離値２７は、着目箇所における比較対象形状８と参照基準形状７との差を表現したものとなる。

（ｃ）は、交点位置２５における比較対象形状８の距離勾配ベクトル２８と、交点位置２５における参照基準形状７の距離勾配ベクトル２９とを表している。距離勾配ベクトル２８、２９は、距離フィールドから導出可能な二次的幾何特徴量として算出される。距離勾配ベクトル２８、２９は、交点位置２５における比較対象形状８、参照基準形状７それぞれの距離関数についてグラジェントを評価することにより計算される。比較対象形状８の距離勾配ベクトル２８は、比較対象形状８の表面２４の法線ベクトルそのものとなる。参照基準形状７の距離勾配ベクトル２９は、参照基準形状７の表面２６の法線ベクトルを近似したものに相当する。さらに、形状描画処理部５は、二次的幾何特徴量の差分として、比較対象形状８の距離勾配ベクトル２８と、参照基準形状７の距離勾配ベクトル２９とがなす角度を計算する。

符号付距離値２７および距離勾配ベクトル２８、２９がなす角度を計算した後、形状描画処理部５は、符号付距離値２７および距離勾配ベクトル２８、２９がなす角度に基づいて、対応する画素２２の輝度値を決定し、ディスプレイ装置１０で表示するイメージを作成する。レンダリング処理の過程において設定された投影方向は、表示されるイメージにおいて、加工形状を目視する方向に相当する。

例えば、ディスプレイ装置１０でカラー画像を表示する場合、ＲＧＢの三原色等に、符号付距離値２７が正である場合の成分、符号付距離値２７が負である場合の成分、距離勾配ベクトル２８、２９間の角度の成分を割り付ける等により、各画素の輝度値が決定される。イメージを作成する方法はこれに限らず、例えば、距離値や角度に上下限を設定し、クランプにより関心対象の絞込みを行う方法や、照明条件を加味した明暗を反映させて形状全体を把握し易くするなどの方法を採用しても良い。

一般に、加工傷等の加工不具合が生じる場合の形状は、加工不具合が生じなかった場合の形状との比較により、不具合発生箇所近傍において形状の乖離が生じる場合や、縞状のムラが観察される場合があるなど、さまざま様相を呈する。本実施の形態によれば、加工不具合箇所の形状的な特徴を、参照基準形状７および比較対象形状８間の距離と、法線ベクトル間の差とによる多元的な可視化を可能とする。これにより、加工不具合の判別や、加工不具合の発生要因の容易な推定が可能となる。切削シミュレーション部３が扱う距離フィールドモデルとして適応的サンプル距離フィールドモデルを適用することで、加工不具合箇所における参照基準形状７および比較対象形状８間の距離や、二次的幾何特徴量についての計算を比較的容易にできる。

形状描画処理部５でのレンダリング処理は、輝度値の決定に距離勾配ベクトル２８、２９間の角度を用いる場合に限られず、距離フィールドから導出可能な他の二次的幾何特徴量を用いることとしても良い。例えば、二次的幾何特徴量として距離フィールドの曲率を用いることとし、参照基準形状７についての曲率と、比較対象形状８についての曲率との差分を計算することとしても良い。距離フィールドの曲率は、例えば、距離関数の二階偏微分係数から導出可能である。適応的サンプル距離フィールドを適用する場合、距離値に関する一次補間式の各座標についての二階偏微分係数により近似的な計算が可能である。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る加工シミュレーション装置は、比較対象形状または参照基準形状の距離勾配ベクトルと光線とがなす角度が所定範囲に含まれることを条件として、新たな投影方向を提示することを特徴とする。加工シミュレーション装置の概略構成は実施の形態１と同様であるため、説明には図１に示す構成を用いることとし、本実施の形態の特徴以外の部分についての説明を省略するものとする。

形状描画処理部５は、レンダリング処理の際に、交点位置２５における比較対象形状８の距離勾配ベクトル２８または参照基準形状７の距離勾配ベクトル２９と光線２３とがなす角度を算出する。形状描画処理部５は、算出した角度が９０度を含む所定範囲に含まれる場合は、描画のための新たな投影方向を決定して、シミュレーション実行制御部２へ提示する。

シミュレーション実行制御部２は、形状描画処理部５から提示された複数の投影方向をオペレータへ通知する。形状描画処理部５は、オペレータにより選択された新たな投影方向に基づいて描画処理を実行する。

図３は、形状描画処理部５において新たな投影方向を決定する過程を説明する図である。形状描画処理部５は、比較対象形状８および参照基準形状７の距離勾配ベクトル２８、２９とともに、比較対象形状８の距離勾配ベクトル２８または参照基準形状７の距離勾配ベクトル２９と光線２３の方向ベクトルとがなす角度を併せて計算する。なお、図示する距離勾配ベクトル３１、３５は、比較対象形状８の距離勾配ベクトル２８または参照基準形状７の距離勾配ベクトル２９であるとする。

図中（ａ）は、距離勾配ベクトル３１と光線３２とがなす角度３３が９０度に近い場合を表している。この場合、形状描画処理部５は、距離勾配ベクトル３１に平行な方向を、描画の新たな投影方向として決定し、シミュレーション実行制御部２へ提示する。また、（ｂ）に示すように、距離勾配ベクトル３１に平行な方向の他、別の画素からの光線３４について、距離勾配ベクトル３１とは異なる向きの距離勾配ベクトル３５の方向も新たな投影方向として決定可能であるとする。この場合、着目箇所を含む形状に対して、複数の投影方向がシミュレーション実行制御部２へ提示されることとなる。

シミュレーション実行制御部２は、形状描画処理部５によって提示された複数の投影方向をメニューリスト等の形式でオペレータに通知し、オペレータによって選択された投影方向に基づいて形状描画処理部５を制御する。形状描画処理部５は、シミュレーション実行制御部２の制御に応じた投影方向により、描画処理を再実行する。

距離勾配ベクトルと光線の方向ベクトルとがなす角度が９０度に近くなる箇所では、加工形状をほぼ真横から見た状態が描画されることとなる。かかる箇所は、加工不具合が生じている場合であっても判別が困難になり、加工不具合を見落とす可能性がある。本実施の形態によると、加工不具合の判別が困難となる可能性がある箇所について、判別が容易になるような新たな投影方向を提示することで、加工形状を別角度から目視した状態の表示が可能となる。

表示に適した投影方向を加工形状ごとに選択可能とすることにより、加工対象物の全体について、加工不具合箇所の的確な確認が可能となる。本実施の形態において新たな投影方向を提示するための条件とする、距離勾配ベクトルと光線の方向ベクトルとがなす角度の所定範囲は、少なくとも９０度を含む角度範囲であって、形状の判別が困難となる程度に応じて適宜設定可能であるものとする。

形状描画処理部５によって提示される新たな投影方向は、投影面上の画素からの光線と形状の表面とが最初に交差する交点位置における距離勾配ベクトルとがなす角度に応じて設定される場合に限られない。新たな投影方向は、光線が形状の表面を貫いたとして次に交差する交点位置、例えば、形状の内側から外側へ光線を貫かせた場合の外側表面上や、ある部分の裏に隠れた部分の表面上の交点位置において、光線と距離勾配ベクトルとがなす角度に応じて設定することとしても良い。これにより、現在の投影方向に見る場合の裏面や隠れ面上の箇所について、望ましい投影方向を提示することが可能となる。

形状描画処理部５は、距離勾配ベクトルの方向を新たな投影方向とする場合に限られない。例えば、方向ベクトルを緯度、経度等に基づいて複数の区画にグループ化し、グループごとに代表とする方向を投影方向として設定しても良い。この場合、オペレータに通知される新たな投影方向の数が低減され、投影方向の通知のための処理や投影方向を選択するための操作の簡易化が可能となる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る数値制御装置４１の構成を示すブロック図である。数値制御装置４１は、ＮＣ加工プログラム４６に応じて、工作機械４７を数値制御する。数値制御装置４１は、数値制御部４２と、実施の形態１または２に係る加工シミュレーション装置１を備える。

数値制御部４２は、加工プログラム解析部４３、工具経路補間処理部４４およびモーション制御部４５を備える。加工プログラム解析部４３は、ＮＣ加工プログラム４６を読み込んで、プログラムに記述された工具移動指令を解析する。さらに加工プログラム解析部４３は、工具長補正や工具径補正等の補正が施された指令単位の工具移動データを生成する。

工具経路補間処理部４４は、指令単位の工具移動データ、および工具送り速度や加減速パラメータ等に応じて、制御周期単位で工具の移動経路を補間処理し、工具移動データを生成する。モーション制御部４５は、サーボユニット等を介して、工作機械４７を制御する。モーション制御部４５による制御の過程では、加工対象物に対する工具の相対位置が間接的あるいは直接的なフィードバックにより取得される。数値制御装置４１は、数値制御部４２における互いに異なる処理段階（処理レベル）について、工具移動データ、もしくは工具移動データに帰着可能なデータを生成あるいは取得する。

数値制御部４２における処理段階としては、例えば、加工プログラム解析部４３による解析の段階、工具経路補間処理部４４による補間処理の段階、モーション制御部４５による制御処理の段階が挙げられる。加工プログラム解析部４３による解析では、指令単位の工具移動データが生成される。工具経路補間処理部４４による補間処理では、制御周期単位の工具移動データが生成される。モーション制御部４５による制御処理では、サーボアンプからのフィードバックデータや工作機械４７のセンシングデータが、工具移動データに帰着可能なデータとして取得される。

次に、本実施の形態による数値制御装置４１における加工不具合シミュレーションについて、二つの動作例を説明する。第１の動作例では、加工シミュレーション装置１は、同一のＮＣ加工プログラム４６に対して、異なる加工条件で加工シミュレーションを実施する。例えば、工具経路補間処理部４４で生成される工具移動データは、工具送り速度や加減速パラメータ等の加工条件の違いによって異なるデータとなることで、加工結果形状に影響を及ぼす場合がある。

数値制御装置４１は、異なる加工条件下で生成された工具移動データを用いて、加工シミュレーション装置１による切削シミュレーションの実施、およびシミュレーション結果形状の比較、可視化を行う。これにより、どのような加工条件が加工不具合の発生要因となったかを推定する手掛かりを得ることが可能となる。

第２の動作例では、加工シミュレーション装置１は、同一のＮＣ加工プログラム４６に対して、数値制御部４２内部の異なる処理レベルで生成または取得された工具移動データに基づいて加工シミュレーションを実施する。本来、工作機械４７は、数値制御装置４１からの指令どおりに動作することが理想である一方、機械の応答遅れ等に起因して、実際の動作に指令とのずれが生じる場合がある。工作機械４７の動作が指令とは異なるものとなると、加工結果形状に影響を及ぼす場合が生じる。

数値制御装置４１は、数値制御部４２内部の異なる処理レベルで生成または取得された工具移動データを用いて、加工シミュレーション装置１による切削シミュレーションの実施、およびシミュレーション結果形状の比較、可視化を行う。これにより、いずれの段階の制御処理または機械動作が加工不具合の発生要因となったかを推定する手掛かりを得ることが可能となる。

本実施の形態によると、数値制御装置４１が生成または取得した工具移動データに基づいて、加工シミュレーション装置１で切削シミュレーションを実施し、結果形状を比較することで、加工不具合の発生要因を切り分けての検証が可能となる。これにより、試行錯誤的な試し削りにより加工不具合を解消するような繰り返し作業を大幅に軽減可能とし、加工のリードタイムの短縮や、材料の無駄な使用の抑制が可能となる。

以上のように、本発明に係る加工シミュレーション装置および数値制御装置は、切削加工のシミュレーションに適している。

１ 加工シミュレーション装置
２ シミュレーション実行制御部
３ 切削シミュレーション部
４ 比較対象選択部
５ 形状描画処理部
６ 形状データ格納部
７ 参照基準形状（データ）
８ 比較対象形状（データ）
９ 工具移動データ
１０ ディスプレイ装置
２１ 投影面
２２ 画素
２３、３２、３４ 光線
２５ 交点位置
２７ 符号付距離値
２８、２９、３１、３５ 距離勾配ベクトル
４１ 数値制御装置
４７ 工作機械

Claims (9)

1. 距離フィールドモデルで表現された加工対象物の形状を、切削加工の所定のシミュレーション条件で生成された工具移動データに基づき前記距離フィールドモデルを更新することでシミュレーションする切削シミュレーション部と、
   前記切削シミュレーション部でのシミュレーション結果から参照基準形状が指定され、前記参照基準形状とは異なる前記シミュレーション条件で生成された前記工具移動データに基づくシミュレーション結果から比較対象形状を選択する比較対象選択部と、
   前記比較対象選択部で前記比較対象形状として選択された前記シミュレーション結果をグラフィック表示するためのレンダリング処理を実行する形状描画処理部と、
   前記切削シミュレーション部、前記比較対象選択部、及び前記形状描画処理部を制御するシミュレーション実行制御部と、を有し、
   前記形状描画処理部は、前記レンダリング処理において、画素が配列された投影面と、前記投影面上の各画素から前記投影面に垂直な方向である投影方向に沿う光線とを想定して前記比較対象形状と前記光線との交点位置を計算し、
   前記交点位置において、前記参照基準形状に対する符号付距離値と、距離フィールドから導出可能な二次的幾何特徴量の差分と、に基づいて前記画素の輝度値を決定することを特徴とする加工シミュレーション装置。
2. 前記距離フィールドモデルは、適応的サンプル距離フィールドであることを特徴とする請求項１に記載の加工シミュレーション装置。
3. 前記二次的幾何特徴量は、前記距離フィールドの距離勾配ベクトルであることを特徴とする請求項１または２に記載の加工シミュレーション装置。
4. 前記二次的幾何特徴量の差分は、前記比較対象形状についての前記距離勾配ベクトルと、前記参照基準形状についての前記距離勾配ベクトルと、がなす角度であることを特徴とする請求項３に記載の加工シミュレーション装置。
5. 前記二次的幾何特徴量は、前記距離フィールドの曲率であることを特徴とする請求項１または２に記載の加工シミュレーション装置。
6. 前記形状描画処理部は、前記比較対象形状または前記参照基準形状についての距離勾配ベクトルと前記光線とがなす角度が所定範囲に含まれることを条件として、前記グラフィック表示のための新たな投影方向を提示することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の加工シミュレーション装置。
7. 前記シミュレーション実行制御部は、前記形状描画処理部で提示された前記新たな投影方向から選択された投影方向に基づいて、前記形状描画処理部を制御することを特徴とする請求項６に記載の加工シミュレーション装置。
8. 工作機械を数値制御する数値制御部と、
   請求項１から７のいずれか一つに記載の加工シミュレーション装置と、を有し、
   前記加工シミュレーション装置は、前記工作機械における互いに異なる加工条件について生成された工具移動データに基づいてシミュレーションを実行することを特徴とする数値制御装置。
9. 工作機械を数値制御する数値制御部と、
   請求項１から７のいずれか一つに記載の加工シミュレーション装置と、を有し、
   前記加工シミュレーション装置は、前記数値制御部における互いに異なる処理段階について生成または取得された工具移動データに基づいてシミュレーションを実行することを特徴とする数値制御装置。

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