JP2020086759A - Three-dimensional model creation system, processing simulation system, and tool path automatic production system - Google Patents

Three-dimensional model creation system, processing simulation system, and tool path automatic production system Download PDF

Info

Publication number
JP2020086759A
JP2020086759A JP2018218275A JP2018218275A JP2020086759A JP 2020086759 A JP2020086759 A JP 2020086759A JP 2018218275 A JP2018218275 A JP 2018218275A JP 2018218275 A JP2018218275 A JP 2018218275A JP 2020086759 A JP2020086759 A JP 2020086759A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
dimensional
model
tool
dimensional model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018218275A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7120894B2 (en
Inventor
伊藤 進
Susumu Ito
進 伊藤
山村 正人
Masato Yamamura
正人 山村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP2018218275A priority Critical patent/JP7120894B2/en
Publication of JP2020086759A publication Critical patent/JP2020086759A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7120894B2 publication Critical patent/JP7120894B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

To provide a three-dimensional model creation system that produces model data of a cable or pipe which is connected to a structure such as a jig.SOLUTION: A three-dimensional model creation system includes: a three-dimensional data acquisition unit that acquires three-dimensional data containing positions of plural measurement points which are predefined in a cable structure formed with a cable and/or pipe connected to a jig of a machine tool; a movement data acquisition unit that allows the three-dimensional data acquisition unit to acquire three-dimensional data concerning the cable structure while moving the jig, to which the cable structure is connected, in parallel with or rotationally to each of axial directions of the machine tool; and a position association data production unit that produces position association data which associates the three-dimensional data concerning the cable structure, which is acquired by the movement data acquisition unit, with the position data of the structure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、工作機械を構成する構造体の3次元モデルデータを生成する3次元モデル作成装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional model creation device that generates three-dimensional model data of a structure that constitutes a machine tool.

従来、工作機械においては、適宜作成された加工プログラムを実行することで、数値制御装置により、工作機械を構成する駆動機構部を制御することにより、構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等との間で相対運動をさせることで、当該ワークを加工するように構成されている。このため、例えば新規に作成された加工プログラムがバグ等を含む場合、工具と治具等の構造体とが干渉する事態が起こる恐れがある。
そこで、工作機械を構成する構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等を含む3次元モデルを予め作成し、当該3次元モデルを用いて、例えば新規に作成された加工プログラムをコンピュータ上でシミュレーションすることで、工具と治具等の構造体とが干渉するか否かを事前に確認することがなされている。
しかしながら、例えば治具等には、ケーブルや配管等が接続されており、これらケーブルや配管の位置及び形状は、治具等の位置によって変化する。そのため、工作機械を構成する構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等を含む3次元モデルを事前に作成して、当該3次元モデルに基づいてシミュレーションを行った場合であっても、当該3次元モデルが、仮にケーブルや配管等を含まない場合、工具がケーブルや配管に干渉する恐れがある。
Conventionally, in a machine tool, a structure, particularly a tool, a work, and a work are held by controlling a drive mechanism unit that constitutes the machine tool by executing a suitably created machining program by a numerical controller. It is configured to process the work by making a relative motion with a jig or the like. For this reason, for example, when a newly created machining program includes a bug or the like, there is a possibility that a tool and a structure such as a jig may interfere with each other.
Therefore, a three-dimensional model including a structure that constitutes a machine tool, particularly a tool, a work, a jig that holds the work, and the like is created in advance, and using the three-dimensional model, for example, a newly created machining program on a computer. It has been confirmed in advance whether or not a tool and a structure such as a jig interfere with each other by performing a simulation with.
However, for example, a jig or the like is connected with a cable, a pipe, or the like, and the position and shape of these cables or pipes change depending on the position of the jig or the like. Therefore, even when a three-dimensional model including a structure that constitutes a machine tool, particularly a tool, a work, a jig that holds the work, and the like is created in advance and a simulation is performed based on the three-dimensional model, If the three-dimensional model does not include cables or pipes, the tool may interfere with the cables or pipes.

この点、3次元モデルの作成を支援する技術として、例えば特許文献1には、2つのカメラにより、工作機械を構成する構造体をX軸,Y軸,Z軸方向からそれぞれ撮像して画像データを生成し、各画像データを基に、構造体の3次元形状データを生成する方法が開示されている。また、特許文献2には、旋盤において、チャック、ワークそれぞれの不装着時の画像と装着時の画像から各形状を検出し、干渉領域を演算する技術が開示されている。更に、特許文献3には、ワークの3次元モデルと3次元計測でワークおよび冶具の形状を一体的に計測したデータをもとに、冶具の個別モデルを生成する技術が開示されている。 In this regard, as a technique for supporting the creation of a three-dimensional model, for example, in Patent Document 1, two cameras are used to image a structure constituting a machine tool from the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively, and image data is obtained. Is generated and three-dimensional shape data of a structure is generated based on each image data. Further, Patent Document 2 discloses a technique of calculating each interference region in a lathe by detecting each shape from an image when the chuck and the work are not mounted and an image when the chuck is not mounted. Further, Patent Document 3 discloses a technique of generating an individual model of a jig based on the data obtained by integrally measuring the shapes of the work and the jig by the three-dimensional model of the work and the three-dimensional measurement.

特許第4083554号公報Japanese Patent No. 4083554 特許第4456455号公報Japanese Patent No. 4456455 特許第6043234号公報Japanese Patent No. 6043234

しかしながら、特許文献1−特許文献3のいずれの3次元モデルにおいても、例えば治具等に接続されるケーブルや配管等に係る3次元モデルを含むものではない。このため、いずれの3次元モデルに基づいてシミュレーションを行った場合であっても、いずれの3次元モデルもケーブルや配管等を含まないことから、依然として、工具がケーブルや配管に干渉する恐れがある。
このため、3次元モデルを用いて、例えば新規に作成された加工プログラムをコンピュータ上でシミュレーションすることで、工具と、治具等の構造体や治具等に接続されるケーブルや配管等と、が干渉するか否かを事前に確認するためには、3次元モデルとして、治具等の構造体に接続されるケーブルや配管等のモデルデータを作成し、例えば当該ケーブルや配管等の構造体のモデルデータと当該ケーブルや配管等の設置される構造体(例えば治具)のモデルデータとを相互に関連付けることが必要となる。さらに、ケーブルや配管等の構造体のモデルデータを含む3次元モデルに基づいて、加工プログラムのシミュレーションを行う場合、当該ケーブルや配管等の設置される構造体(例えば治具)の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義することが必要となる。
However, none of the three-dimensional models of Patent Document 1 to Patent Document 3 includes a three-dimensional model related to, for example, a cable or piping connected to a jig or the like. For this reason, no matter which three-dimensional model is used for the simulation, none of the three-dimensional models includes cables or pipes, and therefore the tool may still interfere with the cables or pipes. ..
Therefore, using a three-dimensional model, for example, by simulating a newly created machining program on a computer, tools, structures such as jigs, cables and pipes connected to the jigs, In order to confirm in advance whether there will be interference, create model data such as cables and piping that are connected to structures such as jigs as a three-dimensional model. It is necessary to correlate the model data of (1) with the model data of the structure (for example, a jig) in which the cable, piping, etc. are installed. Furthermore, when simulating a machining program based on a three-dimensional model that includes model data of structures such as cables and piping, it is possible to move or rotate structures (for example, jigs) in which the cables and piping are installed. Accordingly, it is necessary to define how structures such as cables and piping change and move or rotate in the machine tool.

本発明は、工作機械の3次元モデルにおいて、治具等の任意の構造体に接続されるケーブルや配管等のモデルデータを生成するとともに、当該ケーブルや配管等の設置される構造体(例えば治具)のモデルデータとを相互に関連付け、当該ケーブルや配管等の設置される構造体(例えば治具)の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義することができる3次元モデル作成装置を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention generates model data of cables, pipes, etc. connected to an arbitrary structure such as a jig in a three-dimensional model of a machine tool, and at the same time, constructs a structure (for example How to change the structure of the cable, piping, etc. in the machine tool as the structure (for example, a jig) where the cable, piping, etc. is installed is associated with the model data of the tool) Then, it is an object of the present invention to provide a three-dimensional model creating apparatus capable of defining whether to move or rotate.

(1) 本発明は、工作機械に取り付けられたワークと治具と工具を含む構造体の3次元モデルを作成する3次元モデル作成装置(例えば後述の「3次元モデル作成装置1」)であって、
工作機械の所定の構造体(例えば後述の「被接続構造体」)に接続されるケーブル及び/又は配管からなるケーブル構造体上に予め設定された複数の測定点の位置を含む3次元データを取得する3次元データ取得部(例えば後述の「センサ100」)と、
前記ケーブル構造体が接続された前記構造体を前記工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、前記ケーブル構造体に係る3次元データを前記3次元データ取得部に対して取得させる、移動データ取得部(例えば後述の「移動データ取得部101」)と、
前記移動データ取得部により取得された前記ケーブル構造体に係る3次元データと前記構造体の位置データとを関連付ける位置対応データを生成する位置対応データ生成部(例えば後述の「位置対応データ生成部102」)と、
前記ケーブル構造体に係る3次元データと前記位置対応データと、を含む3次元モデルを記憶部(例えば後述の「3次元モデル記憶部131」)に保存する3次元モデル保存部(例えば後述の「3次元モデル保存部103」)と、を備える。
(1) The present invention is a three-dimensional model creating apparatus (for example, “three-dimensional model creating apparatus 1” described later) that creates a three-dimensional model of a structure including a work, a jig, and a tool attached to a machine tool. hand,
Three-dimensional data including the positions of a plurality of preset measurement points on a cable structure composed of cables and/or pipes connected to a predetermined structure of a machine tool (for example, a “connected structure” described later) A three-dimensional data acquisition unit (for example, “sensor 100” described later) to be acquired,
Causing the three-dimensional data acquisition unit to acquire three-dimensional data related to the cable structure while moving the structure to which the cable structure is connected in parallel or rotationally moving in each axial direction of the machine tool. A movement data acquisition unit (for example, a “movement data acquisition unit 101” described later),
A position correspondence data generation unit that generates position correspondence data that associates the three-dimensional data relating to the cable structure acquired by the movement data acquisition unit with the position data of the structure (for example, the “position correspondence data generation unit 102 described later”). ")When,
A three-dimensional model storage unit (e.g., “the below-described “3D model storage unit 131”) that stores a three-dimensional model including the three-dimensional data related to the cable structure and the position correspondence data in a storage unit (for example, a “three-dimensional model storage unit 131” below) 3D model storage unit 103 ″).

(2) (1)に記載の3次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る3次元データを含む3次元モデルに基づいて、コンピュータ(例えば後述の「加工シミュレーション装置2」)上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行うようにしてもよい。 (2) On a computer (for example, "processing simulation device 2" described later) based on a three-dimensional model including three-dimensional data relating to the cable structure created by the three-dimensional model creating device according to (1). Then, the machining simulation of the machining program may be performed, and thereby the interference check between the structure of the tool and the structure including the cable structure may be performed.

(3) (2)に記載の加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新するようにしてもよい。 (3) In the machining simulation of the machining program described in (2), when the structure model data of the tool and the structure model data of the work overlap each other, the overlapping area is deleted from the structure data model of the work, The structure data model may be updated.

(4) (1)に記載の3次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る3次元データを含む3次元モデルに基づいて、コンピュータ(例えば後述の「工具経路自動生成装置3」)上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行うことで、加工時間を短縮する工具早送り経路を計算するようにしてもよい。 (4) Based on the three-dimensional model including the three-dimensional data relating to the cable structure created by the three-dimensional model creating apparatus according to (1), a computer (for example, “tool path automatic generation device 3” described later) ), a machining simulation of the machining program is performed, and by doing so, interference check between the structure of the tool and the structure including the cable structure is performed, so that the tool rapid feed path that shortens the machining time can be obtained. You may make it calculate.

(5) (4)に記載の加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新するようにしてもよい。 (5) In the machining simulation of the machining program described in (4), when the structure model data of the tool and the structure model data of the work overlap, the overlapping area is deleted from the structure data model of the work, The structure data model may be updated.

本発明によれば、工作機械の3次元モデルにおいて、治具等の任意の構造体に接続されるケーブルや配管等のモデルデータを生成するとともに、当該ケーブルや配管等の設置される構造体(例えば治具)のモデルデータとを相互に関連付け、当該ケーブルや配管等の設置される構造体(例えば治具)の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義することができる3次元モデル作成装置を提供することができる。 According to the present invention, in a three-dimensional model of a machine tool, model data of a cable, a pipe, etc. connected to an arbitrary structure such as a jig is generated, and a structure (a structure in which the cable, the pipe, etc. are installed) is generated. For example, how the structures such as cables and pipes in the machine tool are associated with the movement and rotation of the structures (for example, jigs) in which the cables and pipes are installed by associating with the model data of the jigs). It is possible to provide a three-dimensional model creation device capable of defining whether to move or rotate by changing to.

実施形態に係る3次元モデル作成装置の要部のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the principal part of the three-dimensional model production apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る3次元モデル作成装置におけるCPUの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of CPU in the three-dimensional model creation apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るケーブル構造体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cable structure which concerns on embodiment. 実施形態に係るケーブル構造体の移動の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of movement of the cable structure which concerns on embodiment. 実施形態に係るケーブル構造体に係る3次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける位置対応データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position corresponding data which links|relates the moving position of the three-dimensional data which concerns on the cable structure which concerns on embodiment, and the moving position data of a to-be-connected structure. リジッドモデルに基づく、ワーク加工前とワーク加工後の干渉領域の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the interference area|region before a workpiece processing and after a workpiece processing based on a rigid model. リジッドモデルに基づく、ワーク加工前とワーク加工後の工具経路の変化の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a change of a tool course before work processing and after work processing based on a rigid model. 実施形態に係る3次元モデル作成装置によるリジッドでないモデルであるケーブル構造体に係る3次元モデル作成の流れを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a flow of three-dimensional model creation concerning a cable structure which is a non-rigid model by a three-dimensional model creation device concerning an embodiment.

以下に本発明を実現するための3次元モデル作成装置の構成例を示す。
図1は一実施形態による3次元モデル作成装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本実施形態による3次元モデル作成装置1は、例えば数値制御装置に実装することができる。また、本実施形態による3次元モデル作成装置1は、例えば工作機械に併設されるパソコン等として実装することができる。更に、本実施形態による3次元モデル作成装置1は、例えば工作機械に併設される干渉チェック装置等として実装することもできる。図1は、パソコンとして実装された3次元モデル作成装置1のハードウェア構成の例を示している。
Below, an example of the configuration of a three-dimensional model creating apparatus for realizing the present invention will be shown.
FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing a main part of a three-dimensional model creation device according to an embodiment. The three-dimensional model creation device 1 according to the present embodiment can be implemented in, for example, a numerical control device. Further, the three-dimensional model creation device 1 according to the present embodiment can be implemented as, for example, a personal computer attached to a machine tool. Furthermore, the three-dimensional model creation device 1 according to the present embodiment can also be implemented as, for example, an interference check device provided alongside a machine tool. FIG. 1 shows an example of the hardware configuration of a three-dimensional model creation device 1 implemented as a personal computer.

3次元モデル作成装置1は、プロセッサ10を中心に構成されている。3次元モデル作成装置1が備える各構成要素はバス17を介して接続されており、該バス17を介して互いにデータをやり取りする。プロセッサ10はROM11に格納されたシステム・プログラムに従って3次元モデル作成装置1の全体を制御する。このROM11にはEPROMやEEPROMなどが使用される。 The three-dimensional model creation device 1 is mainly composed of a processor 10. The respective constituent elements of the three-dimensional model creation device 1 are connected via a bus 17, and exchange data with each other via the bus 17. The processor 10 controls the entire three-dimensional model creation device 1 according to the system program stored in the ROM 11. EPROM, EEPROM, or the like is used as the ROM 11.

RAM12にはDRAM等が使用され、一時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納される。不揮発性記憶部13は不揮発性の記憶領域であって、例えばフラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等であってもよい。
不揮発性記憶部13は、例えば後述の3次元モデル記憶部131を備える。
A DRAM or the like is used as the RAM 12, and temporary calculation data, display data, input/output signals, etc. are stored therein. The non-volatile storage unit 13 is a non-volatile storage area, and may be, for example, a flash memory, a hard disk drive, or the like.
The non-volatile storage unit 13 includes, for example, a three-dimensional model storage unit 131 described below.

機械操作盤18は、3次元モデル作成装置1の前面などに配置され、3次元モデル作成装置1の動作に必要とされるデータ及び図形の表示、作業者の手動操作入力や、データ入力などを受け付け、3次元モデル作成装置1の動作に使用される。グラフィック制御回路19は数値データ及び図形データ等のデジタル信号を表示用のラスタ信号に変換し、表示装置20に送り、表示装置20はこれらの数値及び図形を表示する。表示装置20には主に液晶表示装置が使用される。 The machine operation panel 18 is arranged on the front surface of the three-dimensional model creation device 1 or the like, and displays data and graphics required for the operation of the three-dimensional model creation device 1, manual operator's manual operation input, data input, etc. The acceptance is used for the operation of the three-dimensional model creation device 1. The graphic control circuit 19 converts a digital signal such as numerical data and graphic data into a raster signal for display and sends it to the display device 20, and the display device 20 displays these numerical values and graphics. A liquid crystal display device is mainly used as the display device 20.

入力装置21は、キースイッチやロータリースイッチ、数値キー、シンボリックキー、文字キー及び機能キーを備えたキーボードや、マウスなどのポインティングデバイスから構成される。
タッチパネル22は、作業者によるタッチやドラッグなどの操作を検知する機能を備える。タッチパネル22は表示装置20の画面上に重畳して配置され、作業者が表示装置20の画面上に表示されたソフトウェアキーやソフトウェアボタン、ソフトウェアスイッチに対して行った操作をタッチパネル22により検知することができる。なお、タッチパネル22と表示装置20とを併せて1つの装置として構成しても良い。
The input device 21 is composed of a keyboard including key switches, rotary switches, numerical keys, symbolic keys, character keys and function keys, and a pointing device such as a mouse.
The touch panel 22 has a function of detecting an operation such as a touch or a drag by an operator. The touch panel 22 is arranged so as to be superimposed on the screen of the display device 20, and the touch panel 22 detects an operation performed by a worker on a software key, a software button, or a software switch displayed on the screen of the display device 20. You can The touch panel 22 and the display device 20 may be combined into one device.

通信部23は、有線/無線ネットワークを介して数値制御装置、干渉チェック装置、セルコンピュータ、ホストコンピュータ等との間でデータ通信を行なう。3次元モデル作成装置1で作成された3次元モデルデータは、例えば通信部23を介して数値制御装置へと送信される。 The communication unit 23 performs data communication with a numerical control device, an interference check device, a cell computer, a host computer, etc. via a wired/wireless network. The three-dimensional model data created by the three-dimensional model creating device 1 is transmitted to the numerical controller via the communication unit 23, for example.

インタフェース14はセンサ100により撮像乃至計測して得たデータを3次元モデル作成装置1へと取り込むインタフェースである。
3次元データ取得部としてのセンサ100は、3次元モデルを作成するためのデータが取得できるものであればどのようなものを用いても良い。センサ100としては、例えばカメラや距離センサなどを利用することができ、更に好適には、3次元距離画像カメラやステレオビジョン等のように、撮像対象の画像と、該画像の各ピクセルに対する撮像位置からの距離を取得できるものを用いることができる。
The interface 14 is an interface for importing the data obtained by imaging or measuring with the sensor 100 into the three-dimensional model creation device 1.
As the sensor 100 as the three-dimensional data acquisition unit, any sensor can be used as long as it can acquire data for creating a three-dimensional model. As the sensor 100, for example, a camera, a distance sensor, or the like can be used, and more preferably, an image to be captured and an image capturing position for each pixel of the image, such as a three-dimensional range image camera or stereo vision. Anything that can obtain the distance from can be used.

図2は、3次元モデル作成装置1におけるCPU11の機能構成を示すブロック図である。
CPU11は、移動データ取得部101と、位置対応データ生成部102と、3次元モデル保存部103と、を備える。
これらの各機能部は、前述したように、ROM12に格納されたシステム・プログラムをCPU11が実行することにより実現される。なお、CPU11は、上記の機能の外、背景技術で触れたように、工作機械を構成する構造体、特に工具、ワーク、ワークを保持する冶具等を含む3次元モデルを作成する各種機能を備えるが、例えば、特許文献1から特許文献3に記載されているように、当業者にとって公知であり、その詳細な説明及び図示等は省略する。
例えば、後述するセンサ100により、工具、ワーク及び該ワークが装着された治具を撮像又は3次元計測して得られたデータから、工具、ワーク及び治具の3次元モデルを作成してもよい。その際、公知の視体積交差法、ステレオマッチング法等、画像データに基づいて3次元モデルを作成できる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the CPU 11 in the three-dimensional model creation device 1.
The CPU 11 includes a movement data acquisition unit 101, a position correspondence data generation unit 102, and a three-dimensional model storage unit 103.
Each of these functional units is realized by the CPU 11 executing the system program stored in the ROM 12, as described above. In addition to the above functions, the CPU 11 has various functions of creating a three-dimensional model including a structure that constitutes a machine tool, particularly a tool, a work, a jig that holds the work, and the like, as mentioned in the background art. However, for example, as described in Patent Documents 1 to 3, it is known to those skilled in the art, and detailed description and illustration thereof will be omitted.
For example, a three-dimensional model of the tool, the work, and the jig may be created from data obtained by imaging or three-dimensionally measuring the tool, the work, and the jig on which the work is mounted by the sensor 100 described later. . At that time, any method may be used as long as it is a method capable of creating a three-dimensional model based on image data, such as a known visual volume intersection method and a stereo matching method.

移動データ取得部101は、ケーブル構造体が接続された構造体(以下「被接続構造体」ともいう)を工作機械の備える各軸方向に、例えば平行又は回転移動させながら、ケーブル構造体に係る3次元データをセンサ100に対して取得させる。
図3にケーブル構造体の一例を示す。図4に、ケーブル構造体の移動の一例を示す。図3及び図4を参照しながら、移動データ取得部101について説明する。
The movement data acquisition unit 101 relates to the cable structure while moving the structure to which the cable structure is connected (hereinafter also referred to as “connected structure”) in each axial direction of the machine tool, for example, in parallel or rotationally. The sensor 100 is made to acquire three-dimensional data.
FIG. 3 shows an example of the cable structure. FIG. 4 shows an example of movement of the cable structure. The movement data acquisition unit 101 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

より具体的には、移動データ取得部101は、いわゆるモーションキャプチャ技術を応用して3次元データを取得する。
図3は、光学式のモーションキャプチャ技術の概要を説明するための概念図である。301はケーブル構造体(ケーブル、配管等)を含む工作機械、302は主軸、303は主軸にセットされた工具、304はワーク、305は被接続構造体である例えば治具、306は加工テーブル、307はケーブル構造体をそれぞれ示す。なお、図示しないが、ケーブル構造体307の他端は、工作機械において固定されている。
ケーブル構造体307の表面には、長さ方向に一定間隔で(例えば、50mmおきに)複数のマーカー(目印・標識)308を付けておく。マーカー308は、例えば、白色プラスチック素材の半球形状の物体であり、図示しないセンサ100(例えば3次元カメラ、ステレオカメラ、計測センサ等)で取り込んだ光学イメージ上では明るい輝点として撮像される。これを利用して、被接続構造体の移動に伴ってケーブル構造体が動くときの各マーカー308の3次元座標値を取得することができる。なお、センサ100のカメラ座標系と工作機械の機械座標系とはキャリブレーション済とする。
図4は、センサ100が取り込んだ(a)加工前(ワークを加工位置にロードする前)及び(b)加工中の水平方向(例えば、X方向)からのセンサ取得イメージを示している。被接続構造体の移動に伴ってケーブル構造体が動くことにより、各マーカー308が変位していることがわかる。
同様に、Y方向及びZ方向のイメージも、センサ100を用いて取り込む。X、Y、Zいずれかの方向から一部のマーカー308が陰になって見えないときは、前後のマーカにより補間してもよい。また、予め、複数のセンサ100を設定することで、いずれかのセンサ100により撮像できるようにしてもよい。3次元カメラ等のセンサを使用して光学イメージを取り込むことにより、各マーカー308の3次元座標値を取得することができる。取得した各マーカー308の3次元座標値に基づいて、ケーブル構造体の3次元データを作成する。
なお、ケーブル構造体(ケーブル、配管等)はリジッドでないことから、ケーブル構造体を交換した場合、ケーブル構造体の3次元モデルについて再度作り直しが必要となる。
More specifically, the movement data acquisition unit 101 acquires three-dimensional data by applying a so-called motion capture technique.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the outline of the optical motion capture technique. Reference numeral 301 is a machine tool including a cable structure (cable, piping, etc.), 302 is a spindle, 303 is a tool set on the spindle, 304 is a work, 305 is a structure to be connected, for example, a jig, 306 is a processing table, Reference numerals 307 denote cable structures, respectively. Although not shown, the other end of the cable structure 307 is fixed on the machine tool.
A plurality of markers (marks/markers) 308 are attached to the surface of the cable structure 307 at regular intervals in the length direction (for example, at intervals of 50 mm). The marker 308 is, for example, a hemispherical object made of a white plastic material, and is picked up as a bright bright spot on an optical image captured by the sensor 100 (for example, a three-dimensional camera, a stereo camera, a measurement sensor, etc.) not shown. Utilizing this, the three-dimensional coordinate value of each marker 308 when the cable structure moves along with the movement of the connected structure can be acquired. The camera coordinate system of the sensor 100 and the machine coordinate system of the machine tool are calibrated.
FIG. 4 shows a sensor acquisition image taken in by the sensor 100 from (a) before processing (before loading a work into a processing position) and (b) during processing in the horizontal direction (for example, the X direction). It can be seen that the markers 308 are displaced by the movement of the cable structure as the structure to be connected moves.
Similarly, images in the Y and Z directions are also captured using the sensor 100. When some of the markers 308 are hidden from the X, Y, or Z direction and are not visible, interpolation may be performed using the front and rear markers. Alternatively, a plurality of sensors 100 may be set in advance so that one of the sensors 100 can capture an image. By capturing an optical image using a sensor such as a three-dimensional camera, the three-dimensional coordinate value of each marker 308 can be acquired. Three-dimensional data of the cable structure is created based on the acquired three-dimensional coordinate values of each marker 308.
Since the cable structure (cable, piping, etc.) is not rigid, when the cable structure is replaced, it is necessary to remake the three-dimensional model of the cable structure.

位置対応データ生成部102は、移動データ取得部101により取得された、被接続構造体を移動させたときの、ケーブル構造体に係る3次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける移動位置対応データを生成する。図5にケーブル構造体に係る3次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける位置対応データの一例を示す。 The position-corresponding data generation unit 102 stores the movement position of the three-dimensional data relating to the cable structure and the movement position data of the connection target structure, which is acquired by the movement data acquisition unit 101, when the connection target structure is moved. To generate movement position correspondence data that associates with each other. FIG. 5 shows an example of position correspondence data that associates the movement position of the three-dimensional data relating to the cable structure with the movement position data of the connected structure.

(xjn,yjn,zjn)(nは0以上の整数。以下同様)は、ケーブル構造体の接続された被接続構造体(例えば治具)の代表点の3次元座標で表わされる、被接続構造体の移動位置である。また、Cnm(xcnm,ycnm,zcnm)は、被接続構造体Jに接続されるケーブル構造体Cの各マーカー308の3次元座標で表される、ケーブル構造体の移動位置である。ここで、mは各マーカー308に対してケーブル構造体307の一端側から順に付された番号を表す。ケーブル構造体307に付されたマーカー308の総数をkとすると、1≦m≦kで表される。
(xj0,yj0,zj0)及びC0m(xc0m,yc0m,zc0m)は、それぞれ、被接続構造体及びケーブル構造体の移動開始時点の初期位置である。図5で同じ行に記されたデータ同士が関連付けられている。例えば、J(xj1,yj1,zj1)には、ケーブル構造体の各マーカー308の移動位置C11(xc11,yc11,zc11)),C12(xc12,yc12,zc12)),…,C1k(xc1k,yc1k,zc1k))が関連付けられている。
J n (x jn , y jn , z jn ) (n is an integer of 0 or more. The same applies below) is represented by three-dimensional coordinates of the representative point of the connected structure (eg, jig) to which the cable structure is connected. This is the moving position of the connected structure. Further, C nm (x cnm , y cnm , z cnm ) is a moving position of the cable structure represented by the three-dimensional coordinates of each marker 308 of the cable structure C n connected to the connected structure J n. Is. Here, m represents a number sequentially given to each marker 308 from one end side of the cable structure 307. If the total number of markers 308 attached to the cable structure 307 is k, then 1≦m≦k.
J 0 (x j0 , y j0 , z j0 ) and C 0m (x c0m , y c0m , z c0m ) are initial positions at the start of movement of the connected structure and the cable structure, respectively. Data shown in the same row in FIG. 5 are associated with each other. For example, at J 1 (x j1 , y j1 , z j1 ), the moving position C 11 (x c11 , y c11 , z c11 ), C 12 (x c12 , y c12 ) of each marker 308 of the cable structure is located. z c12 )),..., C 1k (x c1k , y c1k , z c1k )) are associated.

より具体的には、位置対応データ生成部102は、被接続構造体を移動させた時の位置データ(3次元座標値)に対してセンサ100が取り込んだデータ(例えば、光学イメージ)から取得したケーブル構造体の位置データ(3次元座標値)を関連付けることができる。
ここで、3次元座標値は、センサ100の有する3次元座標系でもよい。なお、機械座標系と3次元座標系とを予めキャリブレーションしておくことで、位置対応データは機械座標値に変換することができる。また、位置対応データは、機械座標系との間で変換できるワーク座標系等任意の3次元座標系に変換することができる。
なお、センサ100は、多数のデータを取り込むが、例えば、データが光学イメージ(画像)である場合は、取り込み時に各画像に付されたフレーム番号などにより各データを識別することができる。
More specifically, the position-corresponding data generation unit 102 acquires the position data (three-dimensional coordinate values) when the connected structure is moved from the data (for example, an optical image) captured by the sensor 100. The position data (three-dimensional coordinate value) of the cable structure can be associated.
Here, the three-dimensional coordinate value may be the three-dimensional coordinate system of the sensor 100. By calibrating the machine coordinate system and the three-dimensional coordinate system in advance, the position correspondence data can be converted into machine coordinate values. Further, the position correspondence data can be converted into an arbitrary three-dimensional coordinate system such as a work coordinate system that can be converted into a machine coordinate system.
The sensor 100 captures a large amount of data. For example, when the data is an optical image (image), each data can be identified by the frame number or the like attached to each image at the time of capture.

3次元モデル保存部103は、ケーブル構造体に係る3次元データと前記位置対応データと、を含む3次元モデルを記憶部13(3次元モデル記憶部131)に保存する。
より具体的には、3次元モデル保存部103は、ケーブル構造体に係る3次元データと、当該3次元データに関連付けられた前記被接続構造体(治具)の位置対応データと、ワーク及び治具の3次元モデルとを記憶部13(3次元モデル記憶部131)に保存する。
以上、本発明の3次元モデル作成装置1の各機能部の実施形態を、3次元モデル作成装置1の構成に基づいて説明した。
The three-dimensional model storage unit 103 stores a three-dimensional model including the three-dimensional data relating to the cable structure and the position correspondence data in the storage unit 13 (three-dimensional model storage unit 131).
More specifically, the three-dimensional model storage unit 103 includes three-dimensional data related to the cable structure, position correspondence data of the connected structure (jig) associated with the three-dimensional data, a work and a repair. The three-dimensional model of the ingredient is stored in the storage unit 13 (three-dimensional model storage unit 131).
The embodiment of each functional unit of the three-dimensional model creation device 1 of the present invention has been described above based on the configuration of the three-dimensional model creation device 1.

<3次元作成装置1により作成された3次元モデルに基づく3次元シミュレーション>
次に、3次元作成装置1により作成された3次元モデルに基づく3次元シミュレーションについて説明する。3次元シミュレーションは加工シミュレーション装置2(図示せず)上で行う。ここで、加工シミュレーション装置2は、例えば数値制御装置に実装することができる。また、例えば工作機械に併設されるパソコン等として実装することができる。
<3D simulation based on 3D model created by 3D creation device 1>
Next, a three-dimensional simulation based on the three-dimensional model created by the three-dimensional creation apparatus 1 will be described. The three-dimensional simulation is performed on the processing simulation device 2 (not shown). Here, the processing simulation device 2 can be mounted in, for example, a numerical control device. Further, for example, it can be implemented as a personal computer or the like that is attached to a machine tool.

前述したとおり、ケーブル構造体は、中間部が固定されていない(リジッドでない)ことから、被接続構造体である治具の移動に伴って大きく動く。前述の特許文献3には、治具が加工中に工具と干渉するかどうかをシミュレーションにより加工前にチェックする方法を開示されている。特許文献3では、シミュレーション部11が、数値制御部10から送出される数値制御情報に基づき、加工物(ワーク)の個別計測モデル18、治具の個別計測モデル19と工具モデル21を動作させ、干渉検知を行っている(段落[0023]参照。)。このように、特許文献3では、ケーブル構造体のようなリジッドでない部分を含まない3次元モデル(リジッドな3次元モデル)を用いて干渉シミュレーションを行っている。しかしながら、加工前に、予め3次元モデルに基づいて干渉シミュレーションを行った場合であっても、当該3次元モデルがケーブルや配管等を含まないことから、実際の加工中に、ワークや治具がケーブルや配管に干渉する恐れがある。 As described above, since the intermediate portion of the cable structure is not fixed (not rigid), the cable structure moves greatly with the movement of the jig that is the connected structure. The above-mentioned Patent Document 3 discloses a method of checking whether or not the jig interferes with the tool during machining by a simulation before machining. In Patent Document 3, the simulation unit 11 operates the individual measurement model 18 of the workpiece (workpiece), the individual measurement model 19 of the jig, and the tool model 21 based on the numerical control information sent from the numerical control unit 10. Interference is detected (see paragraph [0023]). As described above, in Patent Document 3, the interference simulation is performed using a three-dimensional model (rigid three-dimensional model) that does not include a non-rigid portion such as a cable structure. However, even if the interference simulation is performed based on the three-dimensional model in advance before machining, the three-dimensional model does not include cables, pipes, etc., so that the workpiece or jig is not processed during the actual machining. May interfere with cables and piping.

これに対して、本願発明は、リジッドでないケーブル構造体を含む3次元モデルを用いて3次元シミュレーションを行うことに特徴がある。本願発明の3次元モデルは、前述のとおり、ケーブル構造体に係る3次元データと被接続構造体(例えば治具等)の位置対応データとともに保存されているので、被接続構造体の移動位置に応じて、当該被接続構造体に接続されているケーブル構造体に係る3次元データ及び位置対応を呼び出し、呼び出したデータに基づいて、ケーブル構造体の位置を特定し、ケーブル構造体と干渉する領域を算出することができる。 On the other hand, the present invention is characterized by performing a three-dimensional simulation using a three-dimensional model including a cable structure that is not rigid. As described above, the three-dimensional model of the present invention is stored together with the three-dimensional data relating to the cable structure and the position correspondence data of the structure to be connected (for example, a jig), so that the moving position of the structure to be connected is stored. Accordingly, the three-dimensional data and position correspondence relating to the cable structure connected to the connected structure is called, the position of the cable structure is specified based on the called data, and the area where the cable structure interferes Can be calculated.

図6は、(A)ワーク加工前と(B)ワーク加工中・後の干渉領域の変化の一例を示している。図6を用いて、本願発明の干渉シミュレーションの具体例を説明する。
図6(A)は、加工前のワークの形状を表している。図6(B)は、ワーク加工(切削)中及び加工(切削)後に、ワークが切削され、その形状が変化し、干渉領域が変化していく場合を表している。従来のリジッドな3次元モデルを参照してこのようなワーク切削中及び切削後の干渉シミュレーションを行う場合には、ワークと工具との干渉は無視し、ワークが加工されて、ワークの一部が削り取られる前、削り取られていく途中、及び削り取られた後の各段階に応じて、治具と工具が干渉するか否かを算出していた。このため、予め、ワークの3次元モデル、若しくは、冶具の3次元モデルを与えておくことにより、工作機械に取り付けられたワークと冶具を一緒に3次元計測した結果から、ワークの領域と冶具の領域とを区別することができるようにして、ワークの3次元モデルと治具の3次元モデルを個別に作成していた。しかしながら、いずれの段階でも工具が治具と干渉しないことを確認していても、実際に切削加工するとケーブル構造体がワークや治具に干渉してしまうことがあった。
FIG. 6 shows an example of a change in the interference region before (A) workpiece machining and (B) during/after workpiece machining. A specific example of the interference simulation of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6A shows the shape of the work before processing. FIG. 6B illustrates a case where the work is cut, its shape is changed, and the interference region is changed during and after the work (cutting) of the work. When performing such interference simulation during and after cutting of a workpiece by referring to a conventional rigid three-dimensional model, the interference between the workpiece and the tool is ignored, the workpiece is machined, and a part of the workpiece is cut. Before the scraping, during the scraping, and after the scraping, it was calculated whether or not the jig and the tool interfere with each other. Therefore, by giving a three-dimensional model of the work or a three-dimensional model of the jig in advance, the three-dimensional measurement of the work and the jig attached to the machine tool together results in the area of the work and the jig. The three-dimensional model of the work and the three-dimensional model of the jig are individually created so that the areas can be distinguished. However, even if it was confirmed that the tool did not interfere with the jig at any stage, the cable structure sometimes interfered with the work or the jig when actually cutting.

これに対して、本願発明では、リジッドでないケーブル構造体を含む3次元モデルを参照して干渉シミュレーションを行うので、ワークを切削加工する間にケーブル構造体がワークや治具に干渉するか否かを予め簡単に算出して確認しておくことができる。具体的には、被接続構造体の移動位置に応じて算出されるケーブル構造体と干渉する領域と、ワーク及び工具が存在する領域が重なる領域を、公知のブーリアン演算等によって算出し、重なる領域が存在しなれば干渉は生じない。また、加工中及び加工後のワークの形状変化を考慮するため、加工中の各段階で、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新しながら、上述した干渉チェックを行うことができる。 On the other hand, in the present invention, since the interference simulation is performed with reference to the three-dimensional model including the non-rigid cable structure, whether or not the cable structure interferes with the work or the jig while cutting the work. Can be easily calculated and confirmed in advance. Specifically, a region in which a region where a work and a tool exist overlap with a region that interferes with a cable structure calculated according to the movement position of a structure to be connected is calculated by a known Boolean operation, and the overlapping region is calculated. If does not exist, no interference occurs. Further, in order to take into consideration the shape change of the workpiece during and after machining, when the structure model data of the tool and the structure model data of the work overlap at each stage during processing, the overlapping area is defined as the structure of the work. The interference check described above can be performed while deleting from the data model and updating the structure data model of the work.

このように、3次元作成装置1により作成された3次元モデルは、ケーブルや配管等の接続される構造体(例えば治具)の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかが定義されていることで、当該3次元モデルを利用することにより、治具やワークのみならず、治具に接続されたケーブルや配管等との干渉チェックをより正確に容易にできる3次元シミュレーションを実現することができる。 As described above, the three-dimensional model created by the three-dimensional creation apparatus 1 is a machine tool in which a structure such as a cable or a pipe is associated with movement or rotation of a structure (such as a jig) to which a cable or a pipe is connected. By using the 3D model, it is possible to define not only jigs and works but also cables and piping connected to jigs by defining how they change, move and rotate. It is possible to realize a three-dimensional simulation that can more accurately and easily check the interference with.

<3次元作成装置1により作成された3次元モデルに基づく工具経路算出>
次に、3次元作成装置1により作成された3次元モデルに基づく、加工時間を短縮する工具早送り経路を自動計算する、工具経路自動生成について説明する。3次元シミュレーションは工具経路自動生成装置3(図示せず)上で行う。ここで、工具経路自動生成装置3は、例えば数値制御装置に実装することができる。また、例えば工作機械に併設されるパソコン等として実装することができる。
例えば、前述の特許文献3には、リジッドな3次元モデルにおける工具経路自動生成法が開示されている。実際にワークを加工する場合には、工具がワークの加工を伴いながら移動するときと、加工を伴わないで移動する(工具を早送りする)ときとがあり、工具経路の自動生成法においては、このような早送り指令を含む工具経路を生成している。
工具早送り経路(早送りパス)を算出する方法としては、工具の移動距離が最小になるように移動経路を算出する方法や、工具を加速・減速する回数が最小になるように移動経路を算出する方法などがあるが、いずれにせよ、早送りする際に工具がワークや治具に触れないようにしなければならない。
<Tool path calculation based on the 3D model created by the 3D creation device 1>
Next, the automatic tool path generation for automatically calculating the tool rapid feed path that shortens the processing time based on the three-dimensional model created by the three-dimensional creation apparatus 1 will be described. The three-dimensional simulation is performed on the tool path automatic generation device 3 (not shown). Here, the tool path automatic generation device 3 can be mounted in, for example, a numerical control device. Further, for example, it can be implemented as a personal computer or the like that is attached to a machine tool.
For example, Patent Document 3 described above discloses a tool path automatic generation method in a rigid three-dimensional model. When actually machining a work, there are a case where the tool moves while accommodating the work and a case where the tool moves without machining (fast-forwarding the tool). In the automatic generation method of the tool path, A tool path including such a fast-forward command is generated.
As a method for calculating the tool rapid feed path (rapid feed path), a method for calculating the movement path so that the movement distance of the tool is minimized or a movement path for minimizing the number of times the tool is accelerated and decelerated is calculated. There is a method, etc., but in any case, it is necessary to prevent the tool from touching the work or jig when fast-forwarding.

図7は、ワークを平面視した図であり、(A)ワーク加工前及び(B)ワーク加工中及び加工後に、工具を所定位置に早送りする場合を表している。従来のリジッドな3次元モデルを参照した干渉シミュレーションでは、図7(B)のように工具を早送りしても工具がワークや治具と干渉しないという結果が算出されていても、実際に早送りするとケーブル構造体がワークや治具に干渉してしまうことがあった。このため、必ずしも最短の経路を採用できず、加工中・後でも、加工前のワーク形状に基づいて、工具先端が加工前のワークを大きく迂回するような経路(例えば、図6(A)や図7(A)に示すように、加工前のワーク外周から常に一定の距離を保って移動する経路)を早送りパスとせざるを得ない場合があった。このため、工具が必要以上に遠回りすることがあり、無駄な移動時間がかかっていた。 FIG. 7 is a plan view of the work, and shows a case where the tool is fast-forwarded to a predetermined position before (A) work processing and (B) during and after work processing. In the conventional interference simulation referring to the rigid three-dimensional model, even if the result that the tool does not interfere with the work or the jig is calculated even if the tool is fast-forwarded as shown in FIG. 7B, it is actually fast-forwarded. The cable structure sometimes interfered with the work or jig. Therefore, it is not always possible to adopt the shortest route, and the route in which the tool tip largely detours the pre-machining workpiece during or after machining based on the pre-machining workpiece shape (for example, in FIG. 6A or As shown in FIG. 7(A), there is a case where the fast-forwarding path has to be used as a path that always keeps a constant distance from the outer circumference of the workpiece before machining. For this reason, the tool may be detoured more than necessary, resulting in unnecessary movement time.

これに対して、本願発明では、リジッドでないケーブル構造体を含む3次元モデルを参照して干渉シミュレーションを行うので、工具を早送りする間にケーブル構造体がワークや工具に干渉するか否かを予め簡単に算出しておくことができる。このため、移動距離が最小で、かつ、ケーブル構造体がワークや工具に干渉しない早送りパスを容易に見つけることができる。 On the other hand, in the present invention, since the interference simulation is performed by referring to the three-dimensional model including the non-rigid cable structure, whether or not the cable structure interferes with the work or the tool in advance while the tool is fast-forwarded. It can be calculated easily. For this reason, it is possible to easily find a fast-forward path that has a minimum movement distance and in which the cable structure does not interfere with the work or tool.

さらに、切削加工が進行するにつれてワークの形状が変化するような場合でも、加工中の各段階で、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新しながら、ワークを避けて最小の移動距離で、かつ、ケーブル構造体が工具やワークに干渉することなく、工具が移動する最短の早送りパスを算出することができるので、従来よりも、加工時間を短縮する早送り経路を容易に得ることができる。例えば、図7(B)に示すように、ワークの一部が削り取られた後において、平面視で、加工前のワークの外周内を通る工具経路を早送りパスとすることも容易にできるので、早送りの際の移動時間が短縮され、加工時間が短縮されることがわかる。 Further, even when the shape of the work changes as the cutting process progresses, the region where the structure model data of the tool and the structure model data of the work overlap with each other in each stage during the processing is defined as the structure data of the work. The shortest fast-forward path that the tool moves while removing the model and updating the structure data model of the work, while avoiding the work, with the minimum movement distance, and without the cable structure interfering with the tool or the work. Since it is possible to calculate, it is possible to easily obtain a fast-forward path that shortens the processing time as compared with the related art. For example, as shown in FIG. 7(B), after a part of the work is scraped off, it is easy to set the tool path that passes through the outer circumference of the work before machining in a plan view to be a rapid feed path. It can be seen that the moving time during fast-forwarding is shortened and the processing time is shortened.

このように、3次元作成装置1により作成された3次元モデルは、ケーブルや配管等の接続される構造体(例えば治具)の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかが定義されていることで、当該3次元モデルを利用することにより、加工により削り取られる、ワークの3次元モデルを取得することができるとともに、工具と、治具及びケーブル及び/又は配管からなるケーブル構造体と、が干渉しない最短の工具早送り経路を算出することができる。これにより、加工時間を短縮することができ、生産性向上に寄与する。 As described above, the three-dimensional model created by the three-dimensional creation apparatus 1 is a machine tool in which a structure such as a cable or a pipe is associated with movement or rotation of a structure (such as a jig) to which a cable or a pipe is connected. It is possible to acquire a three-dimensional model of a workpiece that is cut away by machining by using the three-dimensional model by defining how it changes and moves or rotates within It is possible to calculate the shortest tool rapid feed path in which the tool does not interfere with the jig and the cable structure including the cable and/or the piping. As a result, the processing time can be shortened and the productivity can be improved.

次に、本発明の実施形態の3次元モデル作成装置1における一連の処理の流れについて、図8を参照しながら説明する。図8は、本実施形態に係る3次元モデル作成装置1による3次元モデル作成の流れを示すフローチャートである。 Next, a flow of a series of processes in the three-dimensional model creation device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the flow of 3D model creation by the 3D model creation apparatus 1 according to the present embodiment.

図8を参照すると、ステップS1において、移動データ取得部101は、ケーブル構造体が接続された被接続構造体を工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、センサ100により、ケーブル構造体に係る3次元データ、並びに、工具、ワーク及び該ワークが装着された治具に係る3次元データを取得する。 Referring to FIG. 8, in step S<b>1, the movement data acquisition unit 101 causes the sensor 100 to move the cable structure while the connected structure to which the cable structure is connected is moved in parallel or rotationally in each axial direction of the machine tool. Three-dimensional data regarding the body, and three-dimensional data regarding the tool, the work, and the jig on which the work is mounted are acquired.

ステップS2において、取得した3次元データに基づいて、ケーブル構造体の3次元モデル並びに当該ケーブル構造体の接続される被接続構造体の3次元モデルを作成する。 In step S2, a three-dimensional model of the cable structure and a three-dimensional model of the connected structure to which the cable structure is connected are created based on the acquired three-dimensional data.

ステップS3において、取得された、被接続構造体を移動させたときの、ケーブル構造体に係る3次元データの移動位置と被接続構造体の移動位置データとを関連付ける移動位置対応データを生成する。
ステップS4において、ケーブル構造体に係る3次元データの移動位置と、当該3次元データに関連付けられた前記被接続構造体の移動位置とを関連付ける移動位置対応データと、ケーブル構造体の3次元モデル並びに当該ケーブル構造体の接続される被接続構造体の3次元モデルとを記憶部13(3次元モデル記憶部131)に保存する。
In step S3, moving position correspondence data that associates the acquired moving position of the three-dimensional data relating to the cable structure with the moving position data of the connected structure when the connected structure is moved is generated.
In step S4, movement position correspondence data that associates the movement position of the three-dimensional data related to the cable structure with the movement position of the connected structure associated with the three-dimensional data, a three-dimensional model of the cable structure, and The three-dimensional model of the connected structure to which the cable structure is connected is stored in the storage unit 13 (three-dimensional model storage unit 131).

本実施形態によれば、ケーブル及び/又は配管からなるケーブル構造体が接続された、工作機械の所定の構造体(例えば、治具等)を工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、例えば、3次元カメラ、ステレオカメラ、計測センサ等により、ケーブル及び/又は配管からなるケーブル構造体上に予め設定された複数の測定点の位置を含む3次元データを取得することで、当該ケーブルや配管等の設置される構造体(例えば治具)の移動や回転に伴い、ケーブルや配管等の構造体が工作機械内でどのように変化して、移動や回転するのかを定義した3次元モデルを容易に作成することができる。
これにより、治具やワークのみならず、被接続構造体(例えば治具等)に接続されたケーブルや配管等との干渉チェックをより正確に容易にできる。
According to this embodiment, a predetermined structure (for example, a jig) of a machine tool, to which a cable structure including cables and/or pipes is connected, is moved in parallel or rotationally in each axial direction of the machine tool. However, for example, by acquiring three-dimensional data including the positions of a plurality of preset measurement points on a cable structure including cables and/or pipes by using a three-dimensional camera, a stereo camera, a measurement sensor, or the like, Defines how the structures such as cables and pipes change and move or rotate in the machine tool as the structures (eg jigs) installed such as cables and pipes move and rotate 3. A dimensional model can be easily created.
This makes it possible to more accurately and easily check interference not only with the jig or the work, but also with the cable or piping connected to the structure to be connected (for example, the jig).

また、本実施形態によれば、加工により削り取られる、ワークの3次元モデルを取得することができるとともに、工具と、治具及びケーブル及び/又は配管からなるケーブル構造体と、が干渉しない最短の工具早送り経路を算出することができる。これにより、加工時間を短縮することができ、生産性向上に寄与することができる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to obtain a three-dimensional model of a workpiece that is scraped off by machining, and the shortest distance between the tool and the cable structure including the jig and the cable and/or the pipe does not interfere. The tool rapid feed path can be calculated. As a result, the processing time can be shortened and the productivity can be improved.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. In addition, the effects described in the present embodiment are merely enumeration of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

3次元モデル作成装置の各機能は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。 Each function of the three-dimensional model creation device is realized by software. When implemented by software, the programs that make up this software are installed in a computer. Further, these programs may be recorded on a removable medium and distributed to users, or may be distributed by being downloaded to a user's computer via a network.

1 3次元モデル作成装置
10 プロセッサ
101 移動データ取得部
102 位置対応データ生成部
103 3次元モデル保存部
11 ROM
12 RAM
13 不揮発性記憶部(記憶部)
14 インタフェース
18 機械操作盤
19 グラフィック制御回路
20 表示装置
21 入力装置
22 タッチパネル
23 通信部
100 センサ
301 ケーブル構造体を含む工作機械
302 主軸
303 主軸にセットされた工具
304 ワーク
305 被接続構造体である治具
306 加工テーブル
307 ケーブル構造体
308 マーカー
1 3D Model Creation Device 10 Processor 101 Movement Data Acquisition Unit 102 Position Corresponding Data Generation Unit 103 3D Model Storage Unit 11 ROM
12 RAM
13 Non-volatile memory (memory)
14 Interface 18 Machine Control Panel 19 Graphic Control Circuit 20 Display Device 21 Input Device 22 Touch Panel 23 Communication Unit 100 Sensor 301 Machine Tool Including Cable Structure 302 Spindle 303 Tool Set on Spindle 304 Workpiece 305 Repaired Structure Tool 306 Processing table 307 Cable structure 308 Marker

Claims (5)

工作機械に取り付けられたワークと治具と工具を含む構造体の3次元モデルを作成する3次元モデル作成装置であって、
工作機械の所定の構造体に接続されるケーブル及び/又は配管からなるケーブル構造体上に予め設定された複数の測定点の位置を含む3次元データを取得する3次元データ取得部と、
前記ケーブル構造体が接続された前記構造体を前記工作機械の備える各軸方向に平行又は回転移動させながら、前記ケーブル構造体に係る3次元データを前記3次元データ取得部に対して取得させる、移動データ取得部と、
前記移動データ取得部により取得された前記ケーブル構造体に係る3次元データと前記構造体の位置データとを関連付ける位置対応データを生成する位置対応データ生成部と、
前記ケーブル構造体に係る3次元データと前記位置対応データと、を含む3次元モデルを記憶部に保存する3次元モデル保存部と、
を備える3次元モデル作成装置。
A three-dimensional model creating apparatus for creating a three-dimensional model of a structure including a work, a jig, and a tool attached to a machine tool,
A three-dimensional data acquisition unit for acquiring three-dimensional data including positions of a plurality of preset measurement points on a cable structure including cables and/or pipes connected to a predetermined structure of a machine tool;
Causing the three-dimensional data acquisition unit to acquire three-dimensional data related to the cable structure while moving the structure to which the cable structure is connected in parallel or rotationally moving in each axial direction of the machine tool. A movement data acquisition unit,
A position correspondence data generation unit that generates position correspondence data that associates the three-dimensional data relating to the cable structure acquired by the movement data acquisition unit and the position data of the structure,
A three-dimensional model storage unit that stores a three-dimensional model including the three-dimensional data related to the cable structure and the position correspondence data in a storage unit;
A three-dimensional model creation device including.
請求項1に記載の3次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る3次元データを含む3次元モデルに基づいて、コンピュータ上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行う、加工シミュレーション装置。 A machining simulation of a machining program is performed on a computer based on a three-dimensional model including three-dimensional data relating to the cable structure, which is created by the three-dimensional model creating apparatus according to claim 1, and a tool is thereby created. A processing simulation apparatus for performing interference check between the structure of (1) and a structure including the cable structure. 前記加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新する、請求項2に記載の加工シミュレーション装置。 In the machining simulation of the machining program, when the tool structure model data and the work structure model data overlap, the overlapping region is deleted from the work structure data model to update the work structure data model. The processing simulation device according to claim 2. 請求項1に記載の3次元モデル作成装置によって作成された、前記ケーブル構造体に係る3次元データを含む3次元モデルに基づいて、コンピュータ上で、加工プログラムの加工シミュレーションを行い、それにより、工具の構造体と、前記ケーブル構造体を含む構造体と、の間の干渉チェックを行うことで、加工時間を短縮する工具早送り経路を計算する、工具経路自動生成装置。 A machining simulation of a machining program is performed on a computer based on a three-dimensional model including three-dimensional data relating to the cable structure, which is created by the three-dimensional model creating apparatus according to claim 1, and a tool is thereby created. An automatic tool path generation device that calculates a tool rapid feed path that shortens the processing time by performing an interference check between the structure and the structure including the cable structure. 前記加工プログラムの加工シミュレーションにおいて、工具の構造体モデルデータとワークの構造体モデルデータとが重なり合う場合、重なり合う領域を前記ワークの構造体データモデルから削除して、ワークの構造体データモデルを更新する、請求項4に記載の工具経路自動生成装置。 In the machining simulation of the machining program, when the tool structure model data and the work structure model data overlap, the overlapping region is deleted from the work structure data model to update the work structure data model. The automatic tool path generation device according to claim 4.
JP2018218275A 2018-11-21 2018-11-21 3D model creation device, machining simulation device, automatic tool path generation device Active JP7120894B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018218275A JP7120894B2 (en) 2018-11-21 2018-11-21 3D model creation device, machining simulation device, automatic tool path generation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018218275A JP7120894B2 (en) 2018-11-21 2018-11-21 3D model creation device, machining simulation device, automatic tool path generation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020086759A true JP2020086759A (en) 2020-06-04
JP7120894B2 JP7120894B2 (en) 2022-08-17

Family

ID=70908147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018218275A Active JP7120894B2 (en) 2018-11-21 2018-11-21 3D model creation device, machining simulation device, automatic tool path generation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7120894B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114608481A (en) * 2022-03-18 2022-06-10 天津大学 Automatic measurement method and system for three-dimensional profile of complex curved surface of unknown model
WO2023007664A1 (en) * 2021-07-29 2023-02-02 ファナック株式会社 Inference device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227805A (en) * 1998-11-30 2000-08-15 Yukiwa Seiko Inc Nc circular table and nc circular table system
JP2001092513A (en) * 1999-09-24 2001-04-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method of generating tool route in working machine, and computer-readable recording medium recording tool route generation program
WO2004025522A1 (en) * 2002-09-13 2004-03-25 Fujitsu Limited Harness design assist system and method and harness design assist program and computer readable recording medium recording that program
WO2008026722A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Mori Seiki Co., Ltd. Three-dimensional model data generating method, and three-dimensional model data generating apparatus
WO2014128890A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-28 三菱電機株式会社 Interference check device and numerical control device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000227805A (en) * 1998-11-30 2000-08-15 Yukiwa Seiko Inc Nc circular table and nc circular table system
JP2001092513A (en) * 1999-09-24 2001-04-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method of generating tool route in working machine, and computer-readable recording medium recording tool route generation program
WO2004025522A1 (en) * 2002-09-13 2004-03-25 Fujitsu Limited Harness design assist system and method and harness design assist program and computer readable recording medium recording that program
WO2008026722A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Mori Seiki Co., Ltd. Three-dimensional model data generating method, and three-dimensional model data generating apparatus
WO2014128890A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-28 三菱電機株式会社 Interference check device and numerical control device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023007664A1 (en) * 2021-07-29 2023-02-02 ファナック株式会社 Inference device
CN114608481A (en) * 2022-03-18 2022-06-10 天津大学 Automatic measurement method and system for three-dimensional profile of complex curved surface of unknown model
CN114608481B (en) * 2022-03-18 2022-11-01 天津大学 Automatic measurement method and system for three-dimensional profile of complex curved surface of unknown model

Also Published As

Publication number Publication date
JP7120894B2 (en) 2022-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110394780B (en) Simulation device of robot
JP6553552B2 (en) Numerical controller with function to automate measurement operation using camera
JP4347386B2 (en) Processing robot program creation device
JP4266946B2 (en) Offline teaching device
EP1315056A2 (en) Simulation apparatus for working machine
US20080013825A1 (en) Simulation device of robot system
US20060025890A1 (en) Processing program generating device
JP2007090481A (en) Robot simulation device
JP2007160486A (en) Off-line programming device
JP2005135278A (en) Simulation apparatus
US10267916B2 (en) Three-dimensional construction systems and methods for creating an object
JP7120894B2 (en) 3D model creation device, machining simulation device, automatic tool path generation device
JP7409848B2 (en) Display device and display program
US20180374265A1 (en) Mixed reality simulation device and computer readable medium
JP4024117B2 (en) Measurement support device
JP7221792B2 (en) Measurement program selection aid and measurement controller
JP6364389B2 (en) Inspection method and inspection system
WO2019082704A1 (en) Servomotor adjustment device and servomotor adjustment method
JP5291482B2 (en) Robot teaching program correction device
CN109491327B (en) Three-dimensional model making device
JP4812477B2 (en) Image measurement device part program generation device, image measurement device part program generation method, and image measurement device part program generation program
KR20210087831A (en) Portable robot operation method based on virtual sensor and 3-D mesh model
JP7383350B2 (en) Teaching program for image measurement equipment
JP7383349B2 (en) Teaching program for image measurement equipment
JP7135225B1 (en) Machine tool, control method and control program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210908

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220629

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220705

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7120894

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150