JP2822194B2 - Method and apparatus for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional shape model using a computer - Google Patents

Method and apparatus for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional shape model using a computer

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JP2822194B2 JP63335441A JP33544188A JP2822194B2 JP 2822194 B2 JP2822194 B2 JP 2822194B2 JP 63335441 A JP63335441 A JP 63335441A JP 33544188 A JP33544188 A JP 33544188A JP 2822194 B2 JP2822194 B2 JP 2822194B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCAD装置等において3次元形状モデルの2次
元投影線図を作成する方法及び装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional model in a CAD apparatus or the like.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

投影方向のベクトルと3次元形状モデルの曲面上に立
てた法線ベクトルとの内積を求め、その値が略零の点を
投影した点を結ぶ2次元曲線を生成して、3次元立体の
2次元投影外形線とすることにより高精度の次元変換を
可能とした図形処理手法である。
The inner product of the vector in the projection direction and the normal vector set on the curved surface of the three-dimensional shape model is obtained, and a two-dimensional curve connecting the points at which the values are projected to a point where the value is substantially zero is generated. This is a graphic processing method that enables high-precision dimensional conversion by using a dimensional projection outline.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

計算機で3次元データを扱って自由曲面を持った形状
モデルを設計し、製品又は金型をNC工作機械等で自動加
工するためのNCプログラム(工具経路データ)を形状モ
デルから生成するCAD/CAMシステムが実用化されてい
る。
CAD / CAM that uses a computer to design a shape model with a free-form surface using three-dimensional data, and generates an NC program (tool path data) from the shape model to automatically process products or dies with NC machine tools. The system has been put to practical use.

NC工作機械としては一般にはミーリングマシン(フラ
イス盤)が用いられる。この種の工作機械は、原則的に
工具軸に対して直交した方向の横削りしかできず、工具
軸方向の切削、つまり掘り下げができない特徴がある。
Generally, a milling machine (milling machine) is used as the NC machine tool. This type of machine tool is characterized in that, in principle, it can only cut transversely in a direction perpendicular to the tool axis and cannot cut in the tool axis direction, that is, cannot drill down.

このため設計した形状モデルに基いて生成されたNCプ
ログラムを走らすには、第10図に示す手順で切削対象の
ブロック素材を予め荒加工する必要がある。即ち、一点
鎖線Cのような最終形状(目標曲面)をボールエンドミ
ルを用いてブロック素材Aから直接切り出すことができ
ないので、まずフラットエンドミルを用いて、X−Y平
面に投影た物品の最大外形線Sを断面外形とする柱状体
Bを切り出す。次にボールエンドミルを用いて、その工
具軸(Z軸)の下方から上方に剃り上げるようにして目
標の曲面Cを切削する。なおB、Cの切削では、0.5mm
程度の仕上げ代を残して一旦荒削りし、次に工具径を小
さくして目的の曲面の仕上げ削りを行う。
Therefore, in order to run the NC program generated based on the designed shape model, it is necessary to preliminarily rough-cut the block material to be cut in the procedure shown in FIG. That is, since the final shape (target curved surface) such as the one-dot chain line C cannot be directly cut out from the block material A using the ball end mill, first, using the flat end mill, the maximum outline of the article projected on the XY plane is used. A columnar body B having S as a cross section is cut out. Next, using a ball end mill, the target curved surface C is cut by shaving upward from below the tool axis (Z axis). 0.5mm for cutting B and C
Roughing is performed once, leaving a sufficient finishing allowance, and then the tool diameter is reduced to finish finish the desired curved surface.

X−Y平面に投影した物品の最大外形線Sは、CADシ
ステムで3次元の形状モデルを設計する際に平面図を作
図している場合には、平面図のデータから簡単に求める
ことができ、これに基いて柱状体を切削するフラットエ
ンドミル用工具経路データを生成することができる。
The maximum outline S of the article projected on the XY plane can be easily obtained from the data of the plan view when the plan view is drawn when designing a three-dimensional shape model with the CAD system. Based on this, tool path data for a flat end mill for cutting a columnar body can be generated.

しかし立体モデルを設計する際に平面図を作図しない
場合もあり、また平面図があっても、立体形状の特異性
により工具軸(Z軸)に対してブロック素材を傾けて設
定することもある。従って3次元モデルを任意の方向か
ら投影したときの2次元の外形線を計算する必要があ
る。
However, when designing a three-dimensional model, a plan view may not be drawn, and even if there is a plan view, the block material may be inclined with respect to the tool axis (Z-axis) due to the uniqueness of the three-dimensional shape. . Therefore, it is necessary to calculate a two-dimensional outline when the three-dimensional model is projected from an arbitrary direction.

従来ではディスプレイ用のワイヤーフレームモデルの
ような簡単な3次元表示図形に関し、任意の方向からの
2次元投影図を作成する手法が用いられていた。
Conventionally, a method of creating a two-dimensional projection from an arbitrary direction has been used for a simple three-dimensional display graphic such as a wire frame model for a display.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ディスプレイ上の2次元投影図に基いて第10図のよう
な柱状体Bを荒加工する工具径路を作成するには、ディ
スプレイ上で2次元投影図の最大外形線に対し仕上げ代
を考慮して外包多角形(折れ線)図形を作成し、この図
形を断面とする柱状体を切り出すような工具経路を形成
すると云う手順によっていた。ディスプレイに表示され
ている投影図形は、実際の立体モデルの平面外形を低精
度で大雑把にしか表現していないので、荒加工用の多角
形は、最終的な仕上げ面と干渉しないように余裕を取っ
て極めて大まかに設定する必要があった。従って仕上げ
代を均一0.5mmとするような高精度の外形荒加工を行う
のは極めて困難であり、経験と勘にたよって、何回かの
荒削り工程により仕上げ代0.5mmまで追込むと云う時間
のかかる作業を従来では行っていた。
In order to create a tool path for rough machining of the columnar body B as shown in FIG. 10 based on the two-dimensional projection on the display, it is necessary to consider a finishing allowance for a maximum outline of the two-dimensional projection on the display. This method is based on the procedure of creating an external polygonal (polygonal) figure and forming a tool path for cutting out a columnar body having the figure as a cross section. Since the projected figure displayed on the display only roughly represents the outline of the plane of the actual 3D model with low accuracy, the polygons for roughing should have enough room so as not to interfere with the final finished surface. It had to be set very loosely. Therefore, it is extremely difficult to perform high-precision external roughing with a uniform allowance of 0.5 mm. Based on experience and intuition, the time required to drive the finish allowance to 0.5 mm through several roughing processes Has been conventionally performed.

本発明はこの問題にかんがみ、ベジエ曲面等を用いて
設計した立体モデルの3次元パッチデータから任意の投
影方向での2次元図形(最大外形線)を生成することが
できる高精度の3次元→2次元変換手法を提供すること
を目的とする。従って本発明によれば、立体モデルが如
何に複雑であっても、仕上げ代0.5mmのような高精度の
外形荒削り用工具経路を、立体設計データから直接生成
することができるようになる。
In view of this problem, the present invention provides a high-precision three-dimensional model capable of generating a two-dimensional figure (maximum outline) in an arbitrary projection direction from three-dimensional patch data of a three-dimensional model designed using a Bezier surface or the like. An object is to provide a two-dimensional conversion method. Therefore, according to the present invention, a highly accurate outline rough cutting tool path such as a finishing allowance of 0.5 mm can be directly generated from three-dimensional design data, no matter how complicated the three-dimensional model is.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の計算機を用いて3次元形状モデルの2次元投
影線図を作成する方法は、3次元形状モデルを表す面素
データを計算機記憶部に蓄積するステップと、上記3次
元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上の多数の
法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算するステ
ップと、投影方向のベクトルと個々の法線ベクトルとの
内積値を計算するステップと、内積値が略零の曲面上の
点列を抽出して対応する3次元点列データを得るステッ
プと、抽出された点列を投影面に投影した投影点データ
を上記3次元点列データに基づき計算するステップと、
上記投影面上の投影点を通る2次元曲線を上記投影点デ
ータに基づき計算するステップと、上記2次元曲線を表
示するステップとを具備することを特徴とする。
A method for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional shape model using a computer according to the present invention includes the steps of: accumulating surface element data representing a three-dimensional shape model in a computer storage unit; Calculating a large number of normal vectors on the curved surface so as to cover based on the surface element data; calculating an inner product value of a vector in the projection direction and each normal vector; Extracting a point sequence on a zero curved surface to obtain corresponding three-dimensional point sequence data; and calculating projection point data obtained by projecting the extracted point sequence on a projection surface based on the three-dimensional point sequence data. ,
A step of calculating a two-dimensional curve passing through the projection point on the projection plane based on the projection point data; and a step of displaying the two-dimensional curve.

また本発明の計算機を用いて3次元形状モデルの2次
元投影線図を作成する装置は、3次元形状モデルを表す
面素データをその記憶部に蓄積すると共に、蓄積プログ
ラムに基づく以下の各計算手段を構成する計算機と、上
記3次元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上の
多数の法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算す
る計算手段と、投影方向のベクトルと個々の法線ベクト
ルとの内積値を計算する計算手段と、内積値が略零の曲
面上の点列を抽出して対応する3次元点列データを得る
計算手段と、正と負の内積値を有している曲面上の隣接
2点の間を内積値が零となるように補間して、補間点デ
ータを上記3次元点列データに加える計算手段と、抽出
された点列を投影面に投影した投影点データを上記3次
元点列データに基づき計算する計算手段と、上記投影面
上の投影点を通る2次元曲線を上記投影点データに基づ
き計算する計算手段と、上記2次元曲線を表示する表示
手段とを具備することを特徴とする。
An apparatus for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional shape model using the computer of the present invention accumulates surface element data representing a three-dimensional shape model in its storage unit and performs the following calculations based on an accumulation program. A computer constituting the means, calculating means for calculating a large number of normal vectors on a curved surface set up so as to cover the surface of the three-dimensional shape model based on the surface element data, a vector in a projection direction and an individual method A calculating means for calculating an inner product value with a line vector, a calculating means for extracting a point sequence on a surface having an inner product value of substantially zero to obtain corresponding three-dimensional point sequence data, and a positive and negative inner product value Calculating means for interpolating between two adjacent points on the curved surface such that the inner product value becomes zero, adding the interpolated point data to the three-dimensional point sequence data, and projecting the extracted point sequence on a projection surface. The projection point data is calculated based on the three-dimensional point sequence data. And calculating calculating means, characterized by comprising a calculating means for calculating on the basis of the two-dimensional curve passing through the projected point on the projection plane to the projection point data, and display means for displaying the two-dimensional curve.

〔作用〕[Action]

投影方向を決めれば、その方向に投影した立体の最外
形線が2次元曲線で高精度で生成される。この2次元曲
線は、3次元立体データから得られる十分な精度の2次
元データであり、2次元図形処理に利用することがで
き、例えば立体をブロック素材から切出すための荒加工
用工具径路データを生成する基礎データとすることがで
きる。
If the projection direction is determined, the outermost contour line of the solid projected in that direction is generated with high accuracy using a two-dimensional curve. This two-dimensional curve is sufficiently accurate two-dimensional data obtained from three-dimensional solid data, and can be used for two-dimensional graphic processing. For example, rough machining tool path data for cutting a solid from a block material Can be used as the basic data for generating.

〔実施例〕〔Example〕

第4図に実施例のCAD/CAMシステムの全体構成を示
す。第4図において自由曲面生成部1は、CADに相当す
る部分で、目的物の3次元自由曲面を表現する幾何モデ
ルの形状データをオペレータの入力操作に基いて生成
し、ファイルに蓄積する。目的物は機械加工物品又はモ
ールド金型である。
FIG. 4 shows the overall configuration of the CAD / CAM system of the embodiment. In FIG. 4, a free-form surface generation unit 1 generates a shape data of a geometric model representing a three-dimensional free-form surface of an object based on an input operation of an operator in a portion corresponding to CAD, and accumulates the data in a file. The object is a machined article or a mold.

作成された形状データは、自由曲面切削用工具径路生
成部2において加工データ、即ち切削工具の移動径路を
決定するNCプログラムに変換される。加工データはフロ
ッピーディスクに落とされ、NCミーリングマシン3(NC
フライス盤又はマシニングセンタ)にフロッピーディス
クを装着することにより、自動加工が行われる。
The created shape data is converted into machining data, that is, an NC program for determining a moving path of the cutting tool in the free-form surface cutting tool path generating unit 2. The machining data is dropped on a floppy disk and the NC milling machine 3 (NC
Automatic processing is performed by mounting a floppy disk on a milling machine or a machining center.

自由曲面生成部1及び自由曲面切削用工具径路生成部
2の実体はコンピュータであり、ユーザインターフェイ
スのために、キーボードやディジタイザ等の入力装置4
及びCRT等のディスプレイ装置5が付属している。
The free-form surface generating unit 1 and the free-form surface cutting tool path generating unit 2 are computers, and an input device 4 such as a keyboard or a digitizer for a user interface.
And a display device 5 such as a CRT.

第4図の自由曲面切削用工具経路生成部2は、荒削り
プロセスと仕上げ削りプロセスとから成り、荒削りプロ
セスは、第10図の柱状体Bをブロック素材Aから切出す
荒加工プロセスと、柱状体Bから仕上げ代を残した目的
曲面Cを切削するプロセスとから成る。
The tool path generating unit 2 for free-form surface cutting shown in FIG. 4 includes a rough cutting process and a finish cutting process. The rough cutting process includes a rough machining process of cutting the columnar body B of FIG. B, a process of cutting the target curved surface C from which the finishing margin is left.

第1図の要部立体図により本発明の手法の原理を示
し、第2図及び第3図に自由曲面切削用工具径路生成部
2に含まれる荒加工プロセスの処理手順を示す。
The principle of the method of the present invention is shown in the three-dimensional view of the main part in FIG. 1, and the processing procedure of the rough machining process included in the tool path generating unit 2 for free-form surface cutting is shown in FIGS.

まず第1図に示すようにステップS1にて投影方向ベク
トルJを入力し、次にステップS2で曲面のパッチS
(u、v)を選択する。なお投影方向は、この場合には
工具軸(Z軸)に対しては傾けてある。
First, as shown in FIG. 1, a projection direction vector J is input in step S1, and then, in step S2, a patch S of a curved surface is input.
Select (u, v). In this case, the projection direction is inclined with respect to the tool axis (Z axis).

曲面はこの例では第5図に示すような4辺形面素(パ
ッチ)の集合体であるベジエ曲面で設計されている。各
パッチは、 で表されるパラメータu、v(0〜1)を用いた双3次
パラメトリック曲面であり、16個の制御点ベクトルPij
(i、j=0〜3)の値で定義される。
In this example, the curved surface is designed as a Bezier curved surface which is an aggregate of quadrilateral surface elements (patches) as shown in FIG. Each patch is Is a bicubic parametric surface using parameters u, v (0 to 1) represented by the following equation, and 16 control point vectors P ij
(I, j = 0 to 3).

次のステップS3では、第6図に示すようにパッチをn
×nに分割する。nは任意に指定する値であり、精度を
考慮して設定する。例えば4の場合には、パラメータ
u、vを夫々0、0.25、0.5、0.75、1にしてS(u、
v)の式から曲面上の各3角形の頂点の空間座標(x、
y、z)を算出する。次にステップS4で、三角形の角頂
点における曲面S(u、v)の法線ベクトルNを求め
る。次にステップS5で、投影方向のベクトルJと各法線
ベクトルNとの内積を求め、ステップS6で内積値Kが略
零の点を探索抽出する。この場合、計算誤差を考慮して
内積値Kを零とみなすことができるスレッショールドを
定めておく。抽出した点群は、投影方向から見た立体の
最外形点である。
In the next step S3, as shown in FIG.
Xn. n is a value specified arbitrarily and is set in consideration of accuracy. For example, in the case of 4, the parameters u and v are set to 0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1, respectively, and S (u,
From the equation of v), the spatial coordinates (x,
y, z) are calculated. Next, in step S4, a normal vector N of the curved surface S (u, v) at the corner vertices of the triangle is determined. Next, in step S5, the inner product of the vector J in the projection direction and each normal vector N is determined, and in step S6, a point where the inner product value K is substantially zero is searched and extracted. In this case, a threshold at which the inner product value K can be regarded as zero is determined in consideration of the calculation error. The extracted point group is the outermost point of the solid viewed from the projection direction.

なおステップS6の処理をより高精度に行うには、K=
0の点の探索と併用して第3図の補間処理を行うのが良
い。即ち、ステップS6aで正と負の両方の内積値を頂点
に持つ三角形を抽出する。このような三角形は、2つの
正の内積値と1つの負の内積値を頂点に持つか、又は2
つの負の内積値と1つの正の内積値を頂点に持つ場合の
何れかに該当する。他の正又は負の内積値のみから成る
三角形は選択されずに除外される。
In order to perform the process of step S6 with higher accuracy, K =
The interpolation processing shown in FIG. 3 is preferably performed in combination with the search for the zero point. That is, in step S6a, a triangle having both positive and negative inner product values as vertices is extracted. Such a triangle has two positive inner product values and one negative inner product value at the vertex, or 2
This corresponds to one of the cases having two negative inner product values and one positive inner product value at the vertex. Triangles consisting solely of other positive or negative inner product values are excluded without being selected.

次にステップS6bで、第7図に示すように三角形の頂
点Qij1、Qij2、Qij3から成る平面と垂直に内積値Kの高
さの垂線を各頂点から立て、正と負の内積値を線形補間
する。第7図の例では、Qij1とQij2(内積+k1、−k2
の間及び点Qij3とQij2(内積+k3、−k2)の間に内積が
零となる点が存在するので、各点Qij1、Qij2、Qij3の間
をk1:k2及びk3:k2で比例分割した点Ma、Mbを求める。こ
れらの点が投影方向から見た立体の最外形点である。
Next, in step S6b, as shown in FIG. 7, a perpendicular line having the height of the inner product value K is made perpendicular to the plane formed by the vertices Q ij1 , Q ij2 and Q ij3 of the triangle from each vertex, and the positive and negative inner product values Is linearly interpolated. In the example of FIG. 7, Q ij1 and Q ij2 (inner product + k 1 , −k 2 )
Points and between Q IJ3 and Q ij2 (inner product + k 3, -k 2) Since there is a point where the inner product is zero during, between points Q ij1, Q ij2, Q ij3 k 1: k 2 And points Ma and Mb proportionally divided by k 3 : k 2 are obtained. These points are the outermost points of the solid as viewed from the projection direction.

以上のステップS2〜S6(S6a、S6b)の処理を全曲面の
パッチについて繰り返すことにより、第1図のように立
体の最外形点Mの列が求まる。
By repeating the processing of the above steps S2 to S6 (S6a, S6b) for patches of all curved surfaces, a row of the outermost points M of the solid is obtained as shown in FIG.

次のステップS7では、第8図に示すように、各最外形
点M(x、y、z)を通る投影方向ベクトルJの延長線
と、上記ベクトルJに直交した投影面Rとの交点G
(x、y、z)が求められる。投影面RはX−Y−Z座
標軸の原点を通り、X軸及びY軸に関してベクトルJの
方向に対応して所定角度θ、θずつ傾けた仮想平面
である。次にステップS8で投影面RをX−Y平面と一致
させるように、−θ、−θだけ回転させたときの交
点Gに対応するX−Y平面上の点G′(x、y)を座標
回転計算によって求める。この点G′がJ方向を工具軸
(Z軸)として見直したときの立体の最外形点である。
この最外形点G′の列は次のステップS9でディスプレイ
5上に表示される。この点列G′を結んだ線が切削すべ
き最外形線Sとなる。
In the next step S7, as shown in FIG. 8, the intersection G of the extension line of the projection direction vector J passing through each outermost point M (x, y, z) and the projection plane R orthogonal to the vector J
(X, y, z) is determined. Projection plane R passes through the origin of the X-Y-Z coordinate axes, a virtual plane inclined at a predetermined angle theta x, by theta y correspond to the direction of the vector J with respect to the X-axis and Y-axis. Next, at step S8, a point G '(x, y) on the XY plane corresponding to the intersection G when rotated by-[theta] x ,-[theta] y so that the projection plane R coincides with the XY plane. ) Is determined by coordinate rotation calculation. This point G 'is the outermost point of the solid when the J direction is reviewed as the tool axis (Z axis).
This row of the outermost points G 'is displayed on the display 5 in the next step S9. The line connecting the point sequence G 'is the outermost contour line S to be cut.

次に第2図のステップS10において、表示点列G′の
選択を行う。即ち、投影方向から見た立体の最外形線に
沿って点列G′が略一様に分布するように適当な点G′
を選択し、他を間引く。次にステップS11で点列を通る
スプライン曲線Sを生成し、ステップS12でこれをディ
スプレイ5に表示する。なお点列G′に立体のエッジに
対応する不連続点がある場合には、この不連続点の両側
で別々のスプライン曲線を生成する。
Next, in step S10 in FIG. 2, a display point sequence G 'is selected. That is, an appropriate point G 'is set such that the point sequence G' is distributed substantially uniformly along the outermost contour line of the solid viewed from the projection direction.
Select and thin others. Next, a spline curve S passing through the point sequence is generated in step S11, and is displayed on the display 5 in step S12. If there is a discontinuous point corresponding to the solid edge in the point sequence G ', separate spline curves are generated on both sides of the discontinuous point.

この結果、第9図に示す最外形線Sが得られるので、
次にステップS11で仕上げ代t(例えば0.5mm)とフラッ
トエンドミル8の工具半径rとの和t+rだけオフセッ
トした工具径路Tを、線S上の点に立てたt+rの長さ
の法線ベクトルの各頂点を結んだスプライン曲線により
生成する。この際、工具径路Tのスプライン曲線がクロ
スして生成されているような工具干渉個所があれば、こ
れをステップS14でチェックし、交点で繁がる連続した
工具径路を形成する。
As a result, the outermost line S shown in FIG. 9 is obtained.
Next, in step S11, the tool path T offset by the sum t + r of the finishing allowance t (for example, 0.5 mm) and the tool radius r of the flat end mill 8 is defined as a normal vector having a length of t + r set at a point on the line S. Generated by a spline curve connecting the vertices. At this time, if there is a tool interference portion where the spline curve of the tool path T is generated by crossing, this is checked in step S14, and a continuous tool path that protrudes at the intersection is formed.

以上により生成した工具径路Tに基いて、第10図に示
すようにブロック素材Aから柱状体Bをフラットエンド
ミルで切り出す。このとき必要があれば、工具軸(Z
軸)に対してブロック素材Aを投影方向ベクトルJの方
向に向けておく。次に設計した立体モデルのデータから
計算された荒削り工具経路に従って、第10図の目的曲面
Cをボールエンドミルを用いて切削する。この結果、仕
上げ代0.5mmを残した荒加工曲面Cを持つ中間加工品を
得ることができ、更に工具径を変えて仕上げ加工するこ
とにより、目的の立体を削り出すことができる。
Based on the tool path T generated as described above, the columnar body B is cut out of the block material A by a flat end mill as shown in FIG. At this time, if necessary, the tool axis (Z
The block material A is directed in the direction of the projection direction vector J with respect to (axis). Next, the target curved surface C in FIG. 10 is cut using a ball end mill in accordance with the rough cutting tool path calculated from the data of the designed three-dimensional model. As a result, it is possible to obtain an intermediate processed product having a rough processing curved surface C with a finishing allowance of 0.5 mm, and a final three-dimensional object can be cut out by performing the finishing processing while changing the tool diameter.

なお特別な場合として、投影方向が工具軸(Z軸)と
一致している場合には、第2図のステップS7、S8での処
理が不要であり、X−Y平面への投影外形を直接求める
ことができる。
As a special case, when the projection direction is coincident with the tool axis (Z axis), the processing in steps S7 and S8 in FIG. 2 is unnecessary, and the projection outline on the XY plane is directly You can ask.

以上は、荒加工プロセスに本発明を適用した例である
が、3次元立体モデルから2次元投影図を作成する一般
的な次元変換処理にも本発明を適用することができる。
このような次元変換は、設計立体の断面外形の評価を同
う場合や、3次元CADシステムから2次元CADシステムへ
データを転送する場合に使用される。
The above is an example in which the present invention is applied to the roughing process. However, the present invention can also be applied to general dimension conversion processing for creating a two-dimensional projection from a three-dimensional solid model.
Such a dimension conversion is used when evaluating the cross-sectional outline of a design solid or transferring data from a three-dimensional CAD system to a two-dimensional CAD system.

なおドーナツ形のように立体内部に開口(ポケット)
が存在する場合には、開口の最内形線を最形線として求
めることができる。従ってポケットを持った立体の荒加
工用2次元投影図も同様な手順で作成することができ
る。
Opening (pocket) inside the solid like a donut shape
Exists, the innermost line of the opening can be obtained as the outermost line. Therefore, a three-dimensional rough machining two-dimensional projection having a pocket can be created in a similar procedure.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によると、立体の3次元形状モデルから2次元
投影線図(最外形線)を計算して求めることができ、高
精度の次元変換を行うことができる。変換データは設計
データとして使用することができる十分な精度で得られ
るので、この変換データに基いて立体の2次元処理が短
時間でできるようになる。
According to the present invention, a two-dimensional projection diagram (outermost line) can be calculated and obtained from a three-dimensional three-dimensional shape model, and highly accurate dimensional conversion can be performed. Since the converted data is obtained with sufficient accuracy that can be used as design data, three-dimensional two-dimensional processing can be performed in a short time based on the converted data.

例えば工具軸方向の立体の2次元最外形線を求めて、
この最外形線に沿った工具経路(NCプログラム)を生成
することにより、0.5mm程の仕上げ代を残した立体の荒
加工が高精度で短時間にできるようになる。従来ではこ
の種の荒加工用工具経路を生成するには、ディスプレイ
上で外包多角形(折れ線)により工具径路を生成するの
で、極めてラフな外形加工しかできなかったが、本発明
により精製、加工時間につき大幅な改善が得られる。
For example, finding the two-dimensional outermost line of the solid in the tool axis direction,
By generating a tool path (NC program) along the outermost contour line, rough machining of a solid with a finishing margin of about 0.5 mm can be performed with high accuracy in a short time. Conventionally, in order to generate this kind of tool path for rough machining, a tool path is generated by an external polygon (polygonal line) on a display, so that only extremely rough external machining can be performed. A significant improvement over time is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の原理を示す3次元立体モデルの要部の
図、第2図はブロック素材から立体を切出すときの荒加
工プロセスを示すフローチャート、第3図は立体の最外
形点を抽出する際の補間処理のフローチャート、第4図
はCAD/CAMシステムの全体ブロック図、第5図はベジエ
曲面のパッチを示す立体図、第6図はパッチの分割を示
す立体図、第7図は補間法を示す線図、第8図はX−Y
平面上に最外形点を求める手順を示す線図、第9図は荒
加工径路を示す線図、第10図は荒加工プロセスを示す立
体図である。 なお図面に用いた符号において、 1……自由曲面生成処理部 2……自由曲面切削用工具径路生成部 3……NCミーリングマシン 4……入力装置 5……ディスプレイ 8……フラットエンドミル J……投影方向ベクトル M……最外形点 S……最外形線 である。
FIG. 1 is a view of a main part of a three-dimensional solid model showing the principle of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a roughing process when cutting a solid from a block material, and FIG. FIG. 4 is an overall block diagram of a CAD / CAM system, FIG. 5 is a three-dimensional diagram showing patches of a Bezier surface, FIG. 6 is a three-dimensional diagram showing division of patches, FIG. Is a diagram showing an interpolation method, and FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a procedure for obtaining the outermost point on a plane, FIG. 9 is a diagram showing a rough machining path, and FIG. 10 is a three-dimensional diagram showing a rough machining process. In addition, in the reference numerals used in the drawings, 1 ... free-form surface generation processing unit 2 ... free-form surface cutting tool path generation unit 3 ... NC milling machine 4 ... input device 5 ... display 8 ... flat end mill J ... Projection direction vector M: outermost point S: outermost line

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】3次元形状モデルを表す面素データを計算
機記憶部に蓄積するステップと、 上記3次元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上
の多数の法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算
するステップと、 投影方向のベクトルと個々の法線ベクトルとの内積値を
計算するステップと、 内積値が略零の曲面上の点列を抽出して対応する3次元
点列データを得るステップと、 抽出された点列を投影面に投影した投影点データを上記
3次元点列データに基づき計算するステップと、 上記投影面上の投影点を通る2次元曲線を上記投影点デ
ータに基づき計算するステップと、 上記2次元曲線を表示するステップとを具備することを
特徴とする計算機を用いて3次元形状モデルの2次元投
影線図を作成する方法。
1. A step of accumulating surface element data representing a three-dimensional shape model in a computer storage unit, and converting a plurality of normal vectors on a curved surface set up to cover the surface of the three-dimensional shape model into the surface element data. And calculating the inner product value of the vector in the projection direction and each normal vector. Extracting a point sequence on a surface having an inner product value of approximately zero and corresponding three-dimensional point sequence data And calculating the projected point data obtained by projecting the extracted point sequence on the projection plane based on the three-dimensional point sequence data; and calculating the two-dimensional curve passing through the projection point on the projection plane with the projection point data A method for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional shape model using a computer, comprising the steps of:
【請求項2】3次元形状モデルを表す面素データをその
記憶部に蓄積すると共に、蓄積プログラムに基づく以下
の各計算手段を構成する計算機と、 上記3次元形状モデルの表面を覆うように立てた曲面上
の多数の法線ベクトルを上記面素データに基づいて計算
する計算手段と、 投影方向のベクトルと個々の法線ベクトルとの内積値を
計算する計算手段と、 内積値が略零の曲面上の点列を抽出して対応する3次元
点列データを得る計算手段と、 正と負の内積値を有している曲面上の隣接2点の間を内
積値が零となるように補間して、補間点データを上記3
次元点列データに加える計算手段と、 抽出された点列を投影面に投影した投影点データを上記
3次元点列データに基づき計算する計算手段と、 上記投影面上の投影点を通る2次元曲線を上記投影点デ
ータに基づき計算する計算手段と、 上記2次元曲線を表示する表示手段とを具備することを
特徴とする計算機を用いて3次元形状モデルの2次元投
影線図を作成する装置。
2. A computer which stores surface element data representing a three-dimensional shape model in a storage unit thereof and constitutes each of the following calculation means based on a storage program, and a stand which covers a surface of the three-dimensional shape model. Calculating means for calculating a large number of normal vectors on the curved surface based on the surface element data; calculating means for calculating an inner product value between the vector in the projection direction and each normal vector; Calculating means for extracting a sequence of points on the surface to obtain corresponding three-dimensional point sequence data; and calculating the inner product value between two adjacent points on the surface having positive and negative inner product values so that the inner product value becomes zero. Interpolation and interpolation point data
Calculating means for adding the extracted point sequence to the projection surface based on the three-dimensional point sequence data; calculating means for adding the extracted point sequence to the projection plane based on the three-dimensional point sequence data; An apparatus for creating a two-dimensional projection diagram of a three-dimensional shape model using a computer, comprising: calculation means for calculating a curve based on the projection point data; and display means for displaying the two-dimensional curve. .
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