JP2931421B2 - シミュレーション装置 - Google Patents

シミュレーション装置

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JP2931421B2
JP2931421B2 JP3160191A JP3160191A JP2931421B2 JP 2931421 B2 JP2931421 B2 JP 2931421B2 JP 3160191 A JP3160191 A JP 3160191A JP 3160191 A JP3160191 A JP 3160191A JP 2931421 B2 JP2931421 B2 JP 2931421B2
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栄司 布目
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、数値制御装置や自動プ
ログラム作成装置におけるシミュレーション装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図16は数値制御装置1における従来の
シミュレーション装置の一例を示すブロック図であり、
オペレータはシミュレーションの前準備としてデータ入
力部4から例えば図17に示す工具番号“1”の工具T
の形状データ(工具半径r、工具長l、工具の基準位置
が工具下面の中心)DT及び図19に示す直方体のワー
クWの形状データ(上面の頂点の座標がP1(XP1,
YP1,Z1)、P2(XP2,YP2,Z1)、P3
(XP3,YP3,Z1)、P4(XP4,YP4,Z
1)であり、下面の頂点の座標がP5(XP1、YP
1、Z0)、P6(XP2,YP2,Z0)、P7(X
P3,YP3,Z0)、P8(XP4,YP4,Z0)
DWを入力する。
【0003】入力されたこれらのデータDT,DWはシ
ミュレーション制御部5を介して表示形状データベース
6に転送され、工具形状データDTは図18に示すよう
な形状データテーブルで登録され、ワーク形状データD
Wは図20に示すような形状データテーブルで登録され
る。
【0004】シミュレーション表示時、表示形状データ
ベース6の中の工具データテーブルから、選択されてい
る工具形状データDTとワーク形状データDWがシミュ
レーション制御部5に読出され、工具形状データDTが
工具描画部7に転送され、ワーク形状データDWがワー
ク描画部9に転送される。また、同時に、軸制御部3か
ら工具Tの現在位置のデータDPTが読出されて工具描
画部7に転送されるとともに、データ入力部4から入力
設定されたシミュレーション表示方向のデータDDSが
工具描画部7及びワーク描画部9に転送される。
【0005】工具描画部7では、図21に示されるよう
に工具形状データDTと工具Tの現在位置のデータDP
Tから、機械上の座標系での工具の円筒モデルもしくは
多角形柱近似モデルが生成される。(ステップS1) 。
そして、この工具Tのモデルをシミュレーション表示方
向から見た表示デバイス上の2次元データにするため
に、機械上の座標系での工具Tのモデルは座標変換マト
リクスにより表示のための座標系でのモデルに変換され
る(ステップS2) 。そして、変換後のモデルが平面に
投影され、この投影データDSTが表示部10に転送さ
れる(ステップS3) 。
【0006】ワーク描画部9では、ワーク形状データD
Wから機械上の座標系でのワークWのモデルが生成さ
れ、工具描画部7と同様に座標変換マトリクスにより表
示のための座標系のモデルに変換される。そして、変換
後のモデルが平面に投影され、この投影データDSWが
表示部10に転送される。そして、表示部10では、工
具描画部7とワーク描画部9から転送されて来た投影デ
ータDST,DSWが合成されて表示デバイスに表示さ
れるようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した工具Tとワー
クWが例えば図22に示されるような位置関係(工具T
が位置A又は位置Bにある場合)にある場合、従来のシ
ミュレーション装置2で表示方向Cからそれぞれ3次元
シミュレーション表示したものが図23、図24であ
る。これらの図からわかるように、従来のシミュレーシ
ョン装置では、工具TとワークWの位置関係、特に遠近
感を把握することが困難であるという欠点があった。
【0008】本発明は上述したような事情から成された
ものであり、本発明の目的は、工具とワークの位置関係
が容易に把握できるシミュレーション装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、工具現在位置
を計算する軸制御部と、工具形状データ及びワーク形状
データを記億する表示形状データベースと、前記工具現
在位置および前記工具形状データに基づいて工具を立体
的に表示する工具描画部と、前記ワーク形状データに基
づいてワークを立体的に画面表示するワーク描画部とを
有し、加工の様子を動画表示するシミュレーション装置
に関するものであり、本発明の上記目的は、前記工具を
座標軸または工具回転軸に沿って前記ワークの表面に投
影して交差位置を求め、前記交差位置に前記工具形状デ
ータから算出した工具投影シンボルを表示する投影描画
部を具備することによって達成される。
【0010】
【作用】本発明にあっては、工具回転軸に添った延長線
とワーク形状との交差位置を求め、工具形状の投影又は
投影に相当するシンボルをグラフィック表示するように
しているので、3次元シミュレーション表示において欠
落したオペレータの視線方向の工具位置情報を補うと共
に、工具とワークの位置関係をオペレータは直感的に把
握することが可能となる。
【0011】
【実施例】図1は数値制御装置1における本発明のシミ
ュレーション装置の一例を図16に対応させて示すブロ
ック図であり、同一構成箇所は同符号を付して説明を省
略する。シミュレーション制御部5から投影描画部8対
し、工具形状データDT、工具の現在位置のデータDP
T、ワーク形状データDW、シミュレーション表示方向
のデータDDS及び工具投影シンボルの形状指定データ
DFSが転送される。
【0012】投影描画部8では、上記各データDT,D
PT,DW,DDS,DFSから、機械上の座標系での
工具投影シンボルが求められ、このシンボルが座標変換
マトリクスにより表示のための座標系でのシンボルに変
換される。そして、変換後のシンボルが平面に投影さ
れ、この投影データDSSTが表示部10に転送され
る。そして、表示部10では、工具描画部7、投影描画
部8及びワーク描画部9から転送されて来た投影データ
DST,DSST及びDSWが合成されて表示デバイス
に表示されるようになっている。
【0013】以下にワークの形状及び工具の投影形状に
よる場合分けを行ない、本発明のシミュレーション装置
2の投影描画部8で工具投影シンボルを求める方法を示
す。
【0014】(1)ワーク形状が多角柱であり、工具投
影シンボルとして工具の中心の延長線上の点を表示する
場合、例えば図2、図4においてワークWAの形状デー
タからワーク上面のP1,P2,P3,P4で囲まれる
領域を求め、工具TAの中心の現在位置の座標Ta(X
a,Ya,Za)のZ軸方向の延長線がこの領域と交差
するか否かの判定をする。もし、図2に示すように延長
線が領域と交差するのであれば、その座標Wa(Xa,
Ya,Z1)の点が工具TAの投影シンボルとなり、そ
の表示例は図3に示すようになる。また、図4に示すよ
うに延長線が領域と交差しないのであれば、座標Ta
(Xa,Ya,Za)とワークWAの底面の高さZ0か
ら求めた座標Wa’(Xa,Ya,Z0)の点が工具T
Aの投影シンボルとなり、その表示例は図5に示すよう
になる。
【0015】(2)ワーク形状が多角柱であり、工具投
影シンボルとして工具の中心から工具半径rの円を表示
する場合、例えば図6、図8において最初にワークWB
の形状データからワーク上面のP1,P2,P3,P4
で囲まれる領域Aを求める。次に工具TBの中心の現在
位置の座標Tb(Xb,Yb,Zb)と領域Aの高さZ
1から座標Wb(Xb,Yb,Z1)を求め、このWb
を中心としたXY平面上の半径rの円の内部を領域Bと
する。もし、図6に示すように領域Aと領域Bの重なり
がある場合は、座標Wb(Xb,Yb,Z1)を中心と
したXY平面上の半径rの円、すなわち領域Bの輪郭が
工具TBの投影シンボルとなり、その表示例は図7に示
すようになる。また、図8に示すように領域Aと領域B
の重なりがない場合は、座標Wb(Xb,Yb,Z1)
とワークWBの底面の高さZ0から求めた座標Wb’
(Xb,Yb,Z0)を中心としたXY平面上の半径r
が工具TBの投影シンボルとなり、その表示例は図9に
示すようになる。
【0016】(3)ワーク形状が、複数個の多角柱から
なり、工具投影シンボルとして工具の中心から工具半径
rの円を段差をつけて表示する場合、例えば図10に示
すようなワークWCに対し、図17の工具Tの投影を描
画する方法を図12に示す。最初にワークWCの形状デ
ータを表わす図11に示すようなデータテーブルから、
ワークWCの最上位面のP9,P10,P11,P12
で囲まれる領域と、工具Tの中心の現在位置のXY座標
Tc(Xc,Yc)及びワークWCの最上位面の高さZ
2から求めた座標Wc(Xc,Yc,Z2)を中心とし
たXY平面上の半径rの円の内部の領域とが重なりあっ
た領域(モデルM1)を求める。次にワークWCの形状
データから最上位面の次に高いワークWCの上位面であ
るP17,P18,P19,P20で囲まれる領域と、
工具Tの中心の現在位置のXY座標Tc(Xc,Yc)
及びP17の高さZ1から求められた座標Wc’(X
c,Yc,Z1)を中心としたXY平面上の半径rの円
の内部領域とが重なりあった領域(モデルM2)を求め
る。最後にZ=Z0のXY平面からP13,P14,P
15,P21,P22,P23,P16で囲まれた領域
を除いた領域と、工具Tの中心の現在位置のXY座標T
c(Xc,Yc)及びワークWC底面の高さZ0から求
めた領域Wc”(Xc,Yc,Z0)を中心としたXY
平面上の半径rの円の内部の領域とが重なりあった領域
(モデルM3)を求める。このようにして求められたモ
デルM1,モデルM2,モデルM3が、工具投影シンボ
ルであり、その表示例は図13に示すようになる。
【0017】(4)ワーク形状が関数で表される曲面か
らなり、工具投影シンボルとして工具の下面形状の多角
形近似図形を表示する場合、例えばワーク上面が関数z
=f(x,y,z)で表されるワークWDに工具Tの下
面形状の多角形近似図形をn角形のシンボルで投影する
例を図14に示す。最初に工具Tの中心の現在位置のX
Y座標Td(Xd,Yd)から半径rでXY平面上に円
を求め、この円周上にn角形のn個の頂点T1,T2,
T3,・・・Tnを定める。このn個の各頂点からZ軸
方向に延長線を延ばしワーク上面の関数であるz=f
(x,y,z)との交点を求める。延長線のうちz=f
(x,y,z)との交点がないものは、Z=Z0のXY
平面との交点を求める。z=f(x,y,z)との交点
を結んだ曲線BL1と、XY平面との交点を結んだ曲線
BL2がそれぞれ工具投影シンボルとなり、その表示例
は図15に示すようになる。
【0018】なお、本発明装置は、3次元のシミュレー
ション表示にのみではなく、2次元のシミュレーション
表示に使用してもよいし、また投影軸もZ軸のみでな
く、X軸,Y軸に投影することも可能である。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明のシミュレーション
装置によれば、工具とワークの位置関係を容易に把握す
ることが可能であるので、例えば工作機械等で手動送り
で工具を移動させる場合、工具とワークの干渉する位置
を実際に工具をワークのそばに移動させずに正確に把握
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】数値制御装置における本発明のシミュレーショ
ン装置の一例を示すブロック図である。
【図2】本発明装置における工具投影シンボル演算方法
を説明するための第1のモデル例を示す斜視図である。
【図3】図2に示すモデルの本発明装置によるシミュレ
ーション表示例を示す斜視図である。
【図4】本発明装置における工具投影シンボル演算方法
を説明するための第2のモデル例を示す斜視図である。
【図5】図4に示すモデルの本発明装置によるシミュレ
ーション表示例を示す斜視図である。
【図6】本発明装置における工具投影シンボル演算方法
を説明するための第3のモデル例を示す斜視図である。
【図7】図6に示すモデルの本発明装置によるシミュレ
ーション表示例を示す斜視図である。
【図8】本発明装置における工具投影シンボル演算方法
を説明するための第4のモデル例を示す斜視図である。
【図9】図8に示すモデルの本発明装置によるシミュレ
ーション表示例を示す斜視図である。
【図10】本発明装置における工具投影シンボル演算方
法を説明するための第5のモデル例を示す斜視図であ
る。
【図11】図10に示すワークの形状データテーブルの
一例を示す図である。
【図12】本発明装置における工具投影シンボル演算方
法を説明するための第6のモデル例を示す斜視図であ
る。
【図13】図12に示すモデルの本発明装置によるシミ
ュレーション表示例を示す斜視図である。
【図14】本発明装置における工具投影シンボル演算方
法を説明するための第7のモデル例を示す斜視図であ
る。
【図15】図14に示すモデルの本発明装置によるシミ
ュレーション表示例を示す斜視図である。
【図16】数値制御装置における従来のシミュレーショ
ン装置の一例を示すブロック図である。
【図17】工具の一例を示す斜視図である。
【図18】図17に示す工具の形状データテーブルの一
例を示す図である。
【図19】ワークの一例を示す斜視図である。
【図20】図19に示すワークの形状データテーブルの
一例を示す図である。
【図21】従来装置の主要部の動作例を説明するフロー
チャートである。
【図22】問題となる工具とワークの位置関係を示す図
である。
【図23】図22に示すモデルの従来装置による第1の
シミュレーション表示例を示す斜視図である。
【図24】図22に示すモデルの従来装置による第2の
シミュレーション表示例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 数値制御装置 2 シミュレーション装置 3 軸制御部 4 データ入力部 5 シミュレーション制御部 6 表示形状データベース 7 工具描画部 8 投影描画部 9 ワーク描画部 10 表示部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工具現在位置を計算する軸制御部と、工具
    形状データ及びワーク形状データを記億する表示形状デ
    ータベースと、前記工具現在位置および前記工具形状デ
    ータに基づいて工具を立体的に表示する工具描画部と、
    前記ワーク形状データに基づいてワークを立体的に画面
    表示するワーク描画部とを有し、加工の様子を動画表示
    するシミュレーション装置において、前記工具を座標軸
    または工具回転軸に沿って前記ワークの表面に投影して
    交差位置を求め、前記交差位置に前記工具形状データか
    ら算出した工具投影シンボルを表示する投影描画部を備
    えたことを特徴とするシミュレーション装置。
JP3160191A 1991-01-31 1991-01-31 シミュレーション装置 Expired - Lifetime JP2931421B2 (ja)

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JPH06131027A (ja) * 1992-10-19 1994-05-13 Hitachi Zosen Corp 溶接ロボットのワーク衝突検出方法
KR101348875B1 (ko) * 2009-12-21 2014-01-07 현대중공업 주식회사 밀링 커터의 회전체 가공 형상 시뮬레이션 방법

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