JP2018092476A - 拡張現実シミュレーション装置及び拡張現実シミュレーションプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】仮想オブジェクトを、現実の工作機械と重ね合わせて表示する拡張情報表示手段と、前記工作機械を制御する数値制御装置の制御軸と前記仮想オブジェクトとの関係を特定する情報である第1の関係情報と、前記制御軸単体の設定と前記制御軸同士の関係を特定する情報である第2の関係情報とを取得する関係情報取得手段と、前記第1の関係情報及び前記第2の関係情報に基づいて前記制御軸の座標系である第1の座標系の移動量を、前記拡張情報表示手段が前記仮想オブジェクトを表示するための座標系である第2の座標系の移動情報に変換する変換手段と、前記変換後の前記第2の座標系の移動情報に基づいて、前記仮想オブジェクトの表示位置及び表示角度を算出する算出手段と、を備え、前記拡張情報表示手段は、前記算出手段による算出結果に基づいて前記仮想オブジェクトを表示する。
【選択図】図1
Description
そして、数値制御装置が加工プログラムに基づいて工作機械を制御することにより、ワークの加工が実現される。
例えば、特許文献1に開示の技術では、工作機械における構造を全て仮想3Dオブジェクト化して、加工シミュレーションを行う。
このような場合に、可動部上にマーカーを配置してしまうと、移動が不要な仮想3Dオブジェクトも一緒に移動してしまうという課題もある。
そのため、図20の中央に(20B)として示すように、B軸回転をした場合には、併せてC軸の回転軸方向が変動する。
このように、数値制御装置100は、工作機械400と拡張情報制御装置200との双方に対して移動量を出力する。この点、数値制御装置100から拡張情報制御装置200に対しての移動量の出力は、数値制御装置100から工作機械400に対しての移動量の出力に同期して行われてもよいし、非同期に送られてもよい。
また、数値制御装置100は、拡張情報制御装置200に対して、「制御軸単体の設定を含む制御軸同士の関係情報」も出力する。
関係情報取得部210は取得した各関係情報を変換部変換部220に対して出力する。
まず、図3及び図4を参照して仮想3Dオブジェクトを表示する前段階に行う準備処理について説明をする。
図3の項目3)に示すように、ワールド座標形上におけるローカル座標系原点PLの座標値に応じて、仮想3Dオブジェクトの表示位置を移動することができる。すなわち、拡張情報算出部230が算出した直線方向の移動情報に応じて、ワールド座標形上におけるローカル座標系原点PLの座標値を更新することにより、仮想3Dオブジェクトの直線移動を行う。
ここで、第1のマーカーは、図3を参照して説明したマーカーと同じものであり、図4の項目1)に示すように、仮想3Dオブジェクトを表示するためのマーカーである。第1のマーカーは、ワールド座標系の原点に対応する。
なお、以後は第2のマーカーを用いた調整をする必要はないので、第2のマーカーは、工作機械上から取り除いてしまってもよい。
次に、関係情報取得部210による「制御軸−仮想3Dオブジェクト間の関係情報」の取得について図5を参照して説明を行う。
かかるユーザインタフェースについて説明をする。
なお、移動がない方向の場合、選択なし(図中では「−」と表記)とする。
以上説明した各項目の内、ユーザが設定するのは、「項目:3」及び「項目:5」である。
まず、図6を参照して直線運動の場合、すなわち、直線移動をする直線軸の場合について説明をする。
次に、図7を参照して回転運動の場合、すなわち、回転をする回転軸の場合について説明をする。
また、マスタ軸の角度θを特定する。
そして、変換部220は変換により生成した回転軸方向情報と移動量CAR1を拡張情報算出部230に対して出力する。
次に、本実施形態を利用した場合の具体的な使用例について、図9を参照して説明をする。
以上説明した本実施形態は、以下のような効果を奏する。
図12〜図14を参照して、本実施形態の第1の変形例について説明をする。
本変形例では、工作機械400の可動部を移動させずに工作機械400のMCN座標値のみとの連動による加工シミュレーションを実現する。そのため、本実施形態では、図12の上段に示すように工作機械400に対してMCN座標系移動量を出力しない。これにより、工作機械400の実可動部を移動させることなく、仮想3Dオブジェクトのみを移動させるようなことが可能となる。
まず複数のマーカーの中からメインマーカーを決定する。メインマーカー以外のマーカーはサブマーカーとする。
次に、メインマーカーの中心を原点P1とするワールド座標系に他のマーカーの中心Pnを対応付ける
本例では、各仮想3Dオブジェクトと各制御軸の関係を図14に図示するように設定する
上述した本実施形態と、特許文献3や特許文献4に開示の技術を組み合わせることにより、より現実感のある加工シミュレーションを行うことも可能である。
本実施形態と、特許文献4に開示の技術とを組み合わせることにより、ヘッドマウントディスプレイ300が備えるカメラの撮影範囲からマーカーが外れてしまったとしても、仮想3Dオブジェクトを表示し続けることが可能となる。
上述した実施形態において図2等を参照して説明したように、関係情報取得部210は、数値制御装置100から「制御軸単体の設定を含む制御軸同士の関係情報」を取得していた。また、その一方で、関係情報取得部210は、「制御軸−仮想3Dオブジェクト間の関係情報」をユーザの設定に基づいて取得していた。
しかしながら、必ずしもこのようにするようにしなくてもよい。例えば、関係情報取得部210は、「制御軸単体の設定を含む制御軸同士の関係情報」及び「制御軸−仮想3Dオブジェクト間の関係情報」の双方をユーザの設定に基づいて取得するようにしてもよい。
また他にも、例えば、関係情報取得部210は、「制御軸単体の設定を含む制御軸同士の関係情報」及び「制御軸−仮想3Dオブジェクト間の関係情報」の双方を数値制御装置100から取得するようにしてもよい。この場合は、例えば、双方の関係情報を予め数値制御装置100にて設定するようにしておけばよい。
200 拡張情報制御装置
210 関係情報取得部
220 変換部
230 拡張情報算出部
250 無線通信部
300 ヘッドマウントディスプレイ
400 工作機械
Claims (6)
- 仮想オブジェクトを、現実の工作機械と重ね合わせて表示する拡張情報表示手段と、
前記工作機械を制御する数値制御装置の制御軸と前記仮想オブジェクトとの関係を特定する情報である第1の関係情報と、前記制御軸単体の設定と前記制御軸同士の関係を特定する情報である第2の関係情報とを取得する関係情報取得手段と、
前記第1の関係情報及び前記第2の関係情報に基づいて前記制御軸の座標系である第1の座標系の移動量を、前記拡張情報表示手段が前記仮想オブジェクトを表示するための座標系である第2の座標系の移動情報に変換する変換手段と、
前記変換後の前記第2の座標系の移動情報に基づいて、前記仮想オブジェクトの表示位置及び表示角度を算出する算出手段と、
を備え、
前記拡張情報表示手段は、前記算出手段による算出結果に基づいて前記仮想オブジェクトを表示する、拡張現実シミュレーション装置。 - 前記数値制御装置が前記第1の座標系の移動量を前記工作機械に与えることにより、前記工作機械を動作させる場合に、
前記変換手段が、前記工作機械に与えられる前記第1の座標系の移動量と同じ移動量に基づいて前記変換をすることにより、
前記工作機械の動作と連動して前記仮想オブジェクトを表示する、請求項1に記載の拡張現実シミュレーション装置。 - 前記算出手段は、
前記第2の座標系の原点となる第1の特徴点と、前記仮想オブジェクトの加工シミュレーション開始位置に配置された第2の特徴点との間の距離を算出し、該算出した距離に基づいて前記仮想オブジェクトの表示位置を前記第2の特徴点上に移動するための移動情報を算出し、該算出した移動情報と、前記変換手段が変換後の前記第2の座標系の移動情報とに基づいて、前記仮想オブジェクトの表示位置を算出する、請求項1又は2に記載の拡張現実シミュレーション装置。 - 前記第2の座標系の原点に複数の前記仮想オブジェクトを表示する場合に、該複数の仮想オブジェクト毎に、前記第1の関係情報を異ならせる、請求項1から3の何れか1項に記載の拡張現実シミュレーション装置。
- 異なる位置に複数の仮想オブジェクトを表示する場合に、
前記算出手段は、
前記第2の座標系の原点となる第1の特徴点と、前記第1の特徴点とは異なる位置に配置された第3の特徴点との間の距離に基づいて前記第2の座標系における前記第3の特徴点の位置を特定し、
前記第1の特徴点位置に基づいて第1の前記仮想オブジェクトの表示位置を算出し、前記第2の座標系における前記第3の特徴点の位置を第2の前記仮想オブジェクトの表示位置として算出する、請求項1から4の何れか1項に記載の拡張現実シミュレーション装置。 - コンピュータを拡張現実シミュレーション装置として機能させるための拡張現実シミュレーションプログラムであって、
前記コンピュータを、
仮想オブジェクトを、現実の工作機械と重ね合わせて表示する拡張情報表示手段と、
前記工作機械を制御する数値制御装置の制御軸と前記仮想オブジェクトとの関係を特定する情報である第1の関係情報と、前記制御軸単体の設定と前記制御軸同士の関係を特定する情報である第2の関係情報とを取得する関係情報取得手段と、
前記第1の関係情報及び前記第2の関係情報に基づいて前記制御軸の座標系である第1の座標系の移動量を、前記拡張情報表示手段が前記仮想オブジェクトを表示するための座標系である第2の座標系の移動情報に変換する変換手段と、
前記変換後の前記第2の座標系の移動情報に基づいて、前記仮想オブジェクトの表示位置及び表示角度を算出する算出手段と、
を備え、
前記拡張情報表示手段は、前記算出手段による算出結果に基づいて前記仮想オブジェクトを表示する、拡張現実シミュレーション装置として機能させる拡張現実シミュレーションプログラム。
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