JP3952463B2 - Tool path data dividing apparatus and tool path data dividing method in CAM system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CAMシステムにおける工具軌跡データ分割装置および工具軌跡データ分割方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータを使って製造を行うCAM(Computer Aided Manufacturing)システムが普及している。これらのCAMシステムでは、コンピュータのパラメータによる制御により、製造物の加工に使用される工具を動作させるため、早く正確に工具を動作させることができ、多くの製造物を加工することができる。
【0003】
CAMシステムの処理の概要は次の通りである。まず、CAMシステムは、所望の製造物の形状を入力として受け付けると、その形状に適合するような工具軌跡データを算出する。次に、CAMシステムは、その工具軌跡データから、工具が取り付けられている加工機を動作させる曲線を含む数値制御データへの変換を行う。なお、曲線データへの変換は、例えば、B−スプラインを用いる方法(非特許文献1参照。)、または、最小二乗法を用いる方法(非特許文献2参照。)が知られている。そして、CAMシステムは、数値制御データを用いて加工機を動作させ、所望の製造物を加工する。なお、工具軌跡データは、CLデータ(Cutter Location)と呼ばれ、また、数値制御データは、NCデータ(Numeric Control)と呼ばれている。
【0004】
ここで、本出願人は、工具軌跡データから数値制御データへの変換を行う際に、工具軌跡データを所定の部分に分割する処理を提案している(特許文献1参照)。特許文献1は、工具軌跡データから隣り合う工具先端位置ベクトルを取出し、隣り合う工具先端位置ベクトルの方向ベクトルや距離を算出し、隣り合う方向ベクトルの変化や距離の変化を分割指標とすることにより、工具軌跡データを分割するものである。これにより、工具軌跡データを曲線化する際に生じる異常振動、異常振動を伴うために生じる曲線作成時間の遅延を防ぐことができる。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−92516号公報(例えば、段落0047)
【非特許文献1】
「スプライン関数とその応用 市田浩三、吉本富士市 共著 教育出版 1979年6月発行」(29〜40ページ)
【非特許文献2】
「スプライン関数とその応用 市田浩三、吉本富士市 共著 教育出版 1979年6月発行」(86〜121ページ)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、工具軌跡データを所定の部分に分割する処理を行う際に、CAMシステムのユーザは、分割指標を選択し、その分割指標について、分割条件であるしきい値を設定することが必要となる。これらの設定により、分割結果が決定されるため、ユーザは、所望の分割結果を得るために、分割指標および分割条件を試行錯誤で繰り返し設定しなければならない。この試行錯誤の設定処理が、ユーザによって負担となっていた。
【0007】
そこで本発明は、上記を鑑み、工具軌跡データの分割処理を効率的に行う工具軌跡データ分割方法を提供することを主な目的とする。他の目的については、後述するものとする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、切削加工処理を行い製造物を作成する工具の先端位置を折れ線で示す工具軌跡データと、前記工具軌跡データを曲線化するための曲線間の区切り位置となる前記工具軌跡データの分割情報とから算出した数値制御データによる前記切削加工処理を行うCAMシステムにおける工具軌跡データ分割装置であって、前記工具軌跡データの分割処理に使用される分割指標を選択させる分割指標選択部と、前記工具軌跡データから前記分割指標を算出する分割指標算出部と、前記算出された分割指標のグラフ表示から前記選択された分割指標に関する分割条件を設定させる分割条件設定部と、前記分割条件に適合する分割情報を工具軌跡データに付して表示する分割結果表示部と、を備え、
前記分割指標算出部は、隣り合う3点の工具軌跡データからそれぞれの工具先端位置ベクトルを抽出する手段と、前記3点の工具先端位置ベクトルから隣接する工具先端位置ベクトルの差分ベクトルを抽出する手段と、隣接する2つの前記差分ベクトルから工具進行方向に対する右側ベクトルを算出する手段と、前記右側ベクトルおよび中央1点の工具主軸方向ベクトルから工具進行方向を算出する手段と、前記工具進行方向および前記差分ベクトルからベクトルの内積を算出して分割指標とする手段とを備えることを特徴とする。
かかる構成によれば、ユーザが所望する分割結果を得るためのしきい値の設定を効率的に行うことができる。従って、所望の数値制御データを得るまでの時間を低減することができる。その他の解決手段については、以下の実施形態で詳細に説明するものとする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明が適用されるCAMシステムの第1実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態のCAMシステムの構成について、図1を参照して説明する。
【0010】
まず、図1に示すCAMシステムは、工具軌跡データから曲線を含む数値制御データに変換する際に使用される分割情報を効率的に作成する機能を有する。このため、CAMシステムは、工具軌跡データを作成する工具軌跡データ作成装置1と、工具軌跡データの分割情報を作成する工具軌跡データ分割装置2と、工具軌跡データとその分割結果とから数値制御データを作成する数値制御データ作成装置3と、数値制御データに従って製造物を加工する加工機4と、CAMシステムの各装置を接続するネットワーク9とを含んで構成される。なお、数値制御データ作成装置3は、例えば、数値制御NURBS補間手段を用いることで、工具軌跡データの点群を曲線化して、数値制御データを作成する。また、加工機4は、例えば同時多軸制御(直線移動3軸と少なくとも1つの回転移動軸)を有する。
【0011】
ここで、CAMシステムの各装置の処理の概要について、図2を用いて説明する。なお、図2の(A)、(B)、ならびに、(C)は、所定の製造物を加工するための工具軌跡データ、または、その工具軌跡データから生成される曲線を含む数値制御データについて、3次元のベクトル表示形式で示したイメージ図である。まず、工具軌跡データ作成装置1は、所望の製造物の形状に加工するための工具軌跡データを作成する(図2(A)参照)。ここで工具軌跡データは、白丸で示す工具先端位置の順序集合として表記される(左上を起点とし、右上を終点とする)。次に、工具軌跡データ分割装置2は、工具軌跡データを複数の領域に分割する(図2(B)参照)。なお、図2(B)は、分割の区切りとなる工具先端位置について、黒丸で表記する。さらに、数値制御データ作成装置3は、分割情報付の工具軌跡データから、曲線化された数値制御データを作成する(図2(C)参照)。ここで数値制御データは、曲線化された工具軌跡を実線として表記される。
【0012】
次に、工具軌跡データ分割装置2の構成について、図3を用いて説明する。CAMシステムは、ユーザまたはCAMシステムの他装置とのデータの入出力を行うためのインタフェース20と、工具軌跡データに関する処理を行う処理部30と、処理部30に使用されるデータを格納する格納部40とを含んで構成される。以下、各構成要素について、より具体的に説明する。
【0013】
まず、インタフェース20は、工具軌跡データ分割装置2のユーザに対してしきい値などの入力処理を行わせるためのユーザ入力部21と、ユーザに分割情報などを表示するためのユーザ表示部22と、CAMシステムの他装置との通信を行うための通信部29とを含んで構成される。なお、ユーザ入力部21は、例えば、マウスまたはキーボードにより構成される。また、ユーザ表示部22は、例えば、CRT(CathodeRay Tube)などのディスプレイ装置により構成される。さらに、通信部29は、例えば、NIC(Network Interface Card)により構成される。
【0014】
次に、処理部30は、所定の分割指標を基に工具軌跡データから分割指標の値を算出する分割指標算出部31と、分割指標の値と分割条件とから、工具軌跡データの分割情報を算出する工具軌跡データ分割部32と、分割条件の入力などの編集作業をユーザに行わせるための編集画面作成部33とを含んで構成される。
【0015】
そして、格納部40は、分割情報を算出する際に使用される工具軌跡データを格納する工具軌跡データ格納部41と、分割指標を算出するアルゴリズムを格納する分割指標格納部42とを含んで構成される。なお、工具軌跡データから算出される分割情報も、工具軌跡データ格納部41に格納される。
【0016】
以上、工具軌跡データ分割装置2の構成要素について、説明した。次に、工具軌跡データ分割装置2よって処理される各データについて、図4〜図6を用いて説明する。
【0017】
まず、工具軌跡データ格納部41に格納されるデータについて、図4を参照して説明する。工具軌跡データ格納部41は、工具軌跡データ110と、その工具軌跡データ110に対応する分割情報120とを含んで構成される。ここで、工具軌跡データ110は、工具先端位置の順序を識別する軌跡ID111、工具先端位置を示す工具先端位置ベクトル112、ならびに、工具主軸方向を示す工具主軸方向ベクトル113である。
【0018】
図4で示したデータについて、図5を用いて、より具体的に説明する。なお、図5(A)は、工具を含めた加工処理のイメージ図であり、その図5(A)から工具軌跡データ110およびその分割情報120を抜粋したものが図5(B)である。まず、工具軌跡データ110は、加工対象物131を工具133で切削して加工物132にするときの工具移動軌跡を表す。ここで、加工対象物131および加工物132は、ワーク座標系140(原点と座標軸から構成される)で定義する。ここで、ワークとは加工対象物を意味する。工具軌跡データ110は、工具133の先端位置を示す工具先端位置ベクトル112、および工具主軸方向ベクトル113の列として、ワーク座標系140で表記される。ここで、工具先端位置ベクトル112は、ワーク座標系140の原点から工具先端点までのベクトルで表記したが、以下の説明では、煩雑になるため丸印で表記する。
【0019】
そして、ユーザが工具軌跡データ分割装置2を操作するための編集画面200について、図6を参照して説明する。編集画面200は、ユーザ表示部22によってユーザに提示され、また、ユーザ入力部21によってユーザからの入力を受け付ける画面である。このため、編集画面200は、分割指標格納部42に登録された分割指標から分割に使用するものを選択させる分割指標選択部210と、選択された分割指標に関する分割条件を設定させる分割条件設定部220と、分割条件に適合するような分割結果を表示する分割結果表示部230と、分割結果表示部230の表示結果をユーザに確認させる分割結果確認部240とを含んで構成される。なお、分割条件設定部220は、分割条件となるしきい値を指定させるしきい値指定ボタン221と、工具軌跡データ110を所定の分割指標で算出した結果を示す分割指標グラフ222とを含んで構成される。
【0020】
以上、本発明が適用されるCAMシステムの構成について、説明した。次に、本発明が適用されるCAMシステムの動作について、図1〜図6を参照しつつ、図7に沿って説明する。
【0021】
まず、前処理である工具軌跡データの設定(S101)について、説明する。工具軌跡データ分割装置2は、工具軌跡データを、工具軌跡データ格納部41に設定させる。なお、工具軌跡データは、例えば、工具軌跡データ作成装置1から、ネットワーク9を介して受信する。
【0022】
次に、分割指標の選択(S102)について、説明する。工具軌跡データ分割装置2は、編集画面200の分割指標選択部210を介して、ユーザに分割指標を選択させる。なお、分割指標選択部210は、プルダウン式のボタンとなっており、ユーザからの押下を契機に、分割指標格納部42に格納されている分割指標の一覧を表示する。
【0023】
そして、分割指標の計算(S103)について、説明する。工具軌跡データ分割装置2は、分割指標算出部31を用いて、工具軌跡データから、分割指標の選択(S102)によって選択された分割指標を算出する。そして、分割指標の算出結果は、分割指標グラフ222に提示される。なお、分割指標グラフ222は、横軸が軌跡ID111、縦軸が分割指標である。
【0024】
さらに、分割条件の入力(S104)について、説明する。工具軌跡データ分割装置2は、分割条件設定部220を用いて、ユーザに分割条件を入力させる。分割条件は、例えば、分割指標グラフ222に示された分割指標の範囲のうちの所定のしきい値を選択させ、工具軌跡データの分割指標値が、そのしきい値を上回る、または、下回るときに、分割を行うという条件である。よって、工具軌跡データ分割装置2は、しきい値指定ボタン221によって、ユーザにしきい値を指定させる。なお、しきい値指定ボタン221は、例えばユーザからのマウスのドラッグ操作によって変更され、その変更に連動して、分割指標グラフ222上のしきい値を示す直線がしきい値指定ボタン221の位置まで変更される。
【0025】
そして、分割の計算(S105)について、説明する。工具軌跡データ分割装置2は、例えば分割条件の入力(S104)を契機に、工具軌跡データ分割部32を用いて、工具軌跡データの分割を計算する。なお、工具軌跡データの分割は、軌跡ID111によって識別される工具先端位置ごとに、分割条件に適合するかどうかを判定する処理である。そして、工具軌跡データ分割装置2は、分割条件に適合する工具先端位置の分割情報120に“分割あり”を、分割条件に適合しない工具先端位置の分割情報120に“分割なし”を、算出結果として工具軌跡データ格納部41の分割情報120に格納する。
【0026】
さらに、分割結果の提示(S106)について、説明する。工具軌跡データ分割装置2は、分割計算(S105)の結果を、分割結果表示部230に表示する。なお、分割結果表示部230は、例えば、“分割あり”に対応する工具先端位置を黒丸とし、また、“分割なし”に対応する工具先端位置を白丸として表示する。
【0027】
ここで、工具軌跡データ分割装置2は、ユーザに工具軌跡データの分割結果を確認させる。工具軌跡データ分割装置2は、ユーザが、その分割結果を採用し、分割を完了する場合は(S107、Yes)、処理を終了する。一方、ユーザが、分割指標の変更を希望する場合は(S107、No)、処理を分割指標の選択(S102)に戻す。
【0028】
以上、本発明が適用されるCAMシステムの第1実施形態について、説明した。これにより、工具軌跡データの分割指標のグラフ表示から、そのグラフ上で工具軌跡データを分割するしきい値を設定し、分割結果を工具軌跡データとともに表示するため、ユーザが所望する分割結果を得るためのしきい値の設定を効率的に行うことができる。従って、所望の数値制御データを得るまでの時間を低減することができる。また、工具軌跡データとともに分割した結果を表示するので分割位置を容易に確認できるため、数値制御データの作成誤りに速い段階で気付くことができ修正が容易であることから、数値制御データ作成誤りを少なくすることができる。
【0029】
以下に、本発明が適用されるCAMシステムの第2実施形態について、図8に沿って説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態における分割指標の計算(S103)において、分割指標に“隣り合う工具軌跡データの距離比”、または、“隣り合う工具軌跡データの角度比”を用いた一例である。よって、第1実施形態と同一の構成および動作については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【0030】
ここで、以下の説明では、工具軌跡データ110の構成要素であるベクトル(工具先端位置ベクトル112または工具主軸方向ベクトル113)を“工具軌跡ベクトル”とし、軌跡ID111の順序において隣接する2つの工具軌跡ベクトルの差分となるベクトルを“差分ベクトル”とする。なお、図8は、工具先端位置ベクトル112に対応する差分ベクトルを151とし、工具主軸方向ベクトル113に対応する差分ベクトルを161とする。
【0031】
まず、工具軌跡ベクトルから差分ベクトルを求める算出方法を、数式1に示す。ここで、(x,y,z)は、工具軌跡ベクトルを示し、その添字は、軌跡ID111である。また、(A,B,C)は、差分ベクトルを示し、その添字は、算出に使用された2つの工具軌跡ベクトルの添字を、引き算の形式で示したものである。例えば、工具軌跡ベクトル(x5,y5,z5)と工具軌跡ベクトル(x6,y6,z6)とから差分ベクトルを算出する場合、その算出結果は、(A6-5,B6-5,C6-5)である。
【0032】
【数1】
【0033】
次に、差分ベクトルの大きさを求める算出方法を、数式2に示す。ここで、Dは差分ベクトルの大きさであり、その添字は、計算に使用した差分ベクトルの添字と同じである。なお、差分ベクトルの大きさは、隣接する2つの工具軌跡ベクトル間の距離に相当する。
【0034】
【数2】
【0035】
さらに、隣接する差分ベクトルの大きさの比(152または162)、つまり、隣り合う工具軌跡データの距離比の算出方法を、数式3に示す。ここで、Rは、隣り合う工具軌跡データの距離比を示し、Rの添字であるAは、工具軌跡ベクトルの種別の識別子(例えば、“A”は工具先端位置ベクトル112に対応)であり、Rの添字であるNは、隣接する差分ベクトルに挟まれた工具軌跡ベクトルの軌跡ID111である。
【0036】
【数3】
【0037】
一方、隣接する差分ベクトルの角度比(153または163)、つまり、隣り合う工具軌跡データの角度比は、数式4および数式5によって算出される。まず、数式4を用いて、差分ベクトルが単位化される。次に、数式5を用いて、隣接する2つの単位化された差分ベクトル間の角度比が算出される。なお、(a,b,c)は、差分ベクトル(A,B,C)を単位化したものであり、θは、隣接する2つの差分ベクトル間の角度比を示す。
【0038】
【数4】
【0039】
【数5】
【0040】
以上、本発明が適用されるCAMシステムの第2実施形態について、説明した。これにより、分割指標の選択肢を増やすことができる。
【0041】
以下に、本発明が適用されるCAMシステムの第3実施形態について、図9に沿って説明する。なお、第3実施形態は、第1実施形態における分割指標の計算(S103)において、分割指標に“隣り合う工具軌跡データの内積”を用いた一例である。よって、第1実施形態と同一の構成および動作については、同一の符号を用いて説明を省略する。なお、第3実施形態では、“工具軌跡ベクトル”として、工具先端位置ベクトル112を用いる。
【0042】
まず、1つめの内積の算出方法として、隣接する2つの差分ベクトル間の内積を算出する方法が挙げられる。この方法は、第2実施形態で示した“隣り合う工具軌跡データの角度比”と同様の計算結果を得られる場合がある。
【0043】
また、2つめの内積の算出方法として、工具進行方向およびその工具進行方向の右側ベクトルを用いる例を示す。まず、分割指標算出部31は、隣接する2つの差分ベクトルを、aとbとする。次に、分割指標算出部31は、工具進行方向に対する右側ベクトルcを、数式6により算出する。そして、分割指標算出部31は、工具進行方向dを、数式7により算出する。数式7において“i”は、工具主軸方向ベクトル113である。さらに、分割指標算出部31は、内積値eを、数式8により算出する。ここで、数式6〜数式8について、演算子“×”は、ベクトルの外積処理を示し、また、演算子“・”は、ベクトルの内積処理を示す。演算子“|”で囲んだ数式は、ベクトルの大きさを示す。
【0044】
c=(b×a)/|b×a| …(数式6)
d=(i×c)/|i×c| …(数式7)
e=a・d …(数式8)
【0045】
以上、第3実施形態について、説明した。これにより、分割指標の選択肢を増やすことができる。
【0046】
以下に、本発明が適用されるCAMシステムの第4実施形態について、図10に沿って説明する。なお、第4実施形態は、第1実施形態における分割指標の計算(S103)において、分割指標に“隣り合う工具軌跡データの凹凸”を用いた一例である。よって、第1実施形態と同一の構成および動作については、同一の符号を用いて説明を省略する。なお、第4実施形態では、工具先端位置ベクトル112を用いる。
【0047】
隣り合う工具軌跡データの凹凸を分割指標とする処理について、図10に沿って説明する。まず、分割指標算出部31は、3つの隣り合う工具先端位置ベクトルを取出し、両端を結ぶ直線171を作成する。次に、分割指標算出部31は、中間の工具先端位置ベクトルから出発し、中間の工具主軸方向ベクトルを持つベクトル172を作成する。そして、分割指標算出部31は、直線171とベクトル172との交点を求め、中間の工具先端位置ベクトルから、その交点へ向かうベクトル173(173Aまたは173B)を作成する。ここで、ベクトル172とベクトル173との方向が一致する(内積値が正)かどうかで工具先端位置ベクトルの分割がおこなわれる。例えば、図10は、ベクトル173Bの方が方向不一致(内積値が負)なので分割点では無く、ベクトル173Aの方が方向一致(内積値が正)なので分割点となる例をしめす。
【0048】
以上、第4実施形態について、説明した。これにより、工具進行方向に右側のベクトルを使う方法と同様の効果を得ることができる。
【0049】
以上説明した本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で広く変形実施することができる。
【0050】
例えば、本実施形態において、工具軌跡データ分割装置2は、工具軌跡データ作成装置1から工具軌跡データを読み込む処理としたが、他装置(例えば、数値制御データ作成装置3)から読み込んでもよい。また、工具軌跡データ分割装置2は、その装置内に記憶媒体を読み書きする手段を設け、工具軌跡データ分割装置2に挿入された記憶媒体より、その記憶媒体に記憶された工具軌跡データを読み込む処理としてもよい。
【0051】
また、本実施形態において、工具軌跡データの分割条件として、所定のしきい値を入力させる構成としたが、所定の範囲(上限および下限)の入力とするしきい値としてもよいし、これらのしきい値を複数組み合わせることで、分割条件を設定してもよい。例えば、指標値が0から100までの値をとりうる場合、第1のしきい値に“10〜20”、第2のしきい値に“80以上”を設定し、第1または第2のしきい値のどちらかを満たすことで、分割するという分割条件を設定することもできる。
【0052】
さらに、分割条件の入力(S104)方法については、ユーザ入力部21であるマウスが移動したときに発生するイベントを利用して、移動前のマウス位置と移動後のマウス位置の差を算出することでおこなってもよい。その他の方法として、ユーザ入力部21であるキーボードの文字キー、矢印キー、または、ファンクションキーの押下のイベントを利用してもよい。あるいは、マウスのスクロールボタンの操作によるイベントを利用してもよいし、これ以外の入力装置を用いた方法でもかまわない。
【0053】
【発明の効果】
本発明により、工具軌跡データの分割指標のグラフ表示から、そのグラフ上で工具軌跡データを分割するしきい値を設定し、分割結果を工具軌跡データとともに表示するため、ユーザが所望する分割結果を得るためのしきい値の設定を効率的に行うことができる。従って、所望の数値制御データを得るまでの時間を低減することができる。また、工具軌跡データとともに分割した結果を表示するので分割位置を容易に確認できるため、数値制御データの作成誤りに速い段階で気付くことができ修正が容易であることから、数値制御データ作成誤りを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係るCAMシステムの構成図である。
【図2】 本発明の第1実施形態に係るCAMシステムの各装置の処理概要を示すイメージ図である。
【図3】 本発明の第1実施形態に係る工具軌跡データ分割装置の構成図である。
【図4】 本発明の第1実施形態に係る工具軌跡データ格納部の構成図である。
【図5】 本発明の第1実施形態に係る工具軌跡データ格納部のデータを示すイメージ図である。
【図6】 本発明の第1実施形態に係る工具軌跡データ分割装置の編集画面である。
【図7】 本発明の第1実施形態に係るCAMシステムの動作を示すフローチャートである。
【図8】 本発明の第2実施形態に係る分割指標の計算を示すイメージ図である。
【図9】 本発明の第3実施形態に係る分割指標の計算を示すイメージ図である。
【図10】 本発明の第4実施形態に係る分割指標の計算を示すイメージ図である。
【符号の説明】
1…工具軌跡データ作成装置
2…工具軌跡データ分割装置
3…数値制御データ作成装置
4…加工機
9…ネットワーク
20…インタフェース
21…ユーザ入力部
22…ユーザ表示部
29…通信部
30…処理部
31…分割指標算出部
32…工具軌跡データ分割部
33…編集画面作成部
40…格納部
41…工具軌跡データ格納部
42…分割指標格納部
110…工具軌跡データ
111…軌跡ID
112…工具先端位置ベクトル
113…工具主軸方向ベクトル
120…分割情報
200…編集画面
210…分割指標選択部
220…分割条件設定部
230…分割結果表示部
240…分割結果確認部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tool path data dividing device and a tool path data dividing method in a CAM system.
[0002]
[Prior art]
CAM (Computer Aided Manufacturing) systems that perform manufacturing using a computer have become widespread. In these CAM systems, a tool used for machining a product is operated under control by computer parameters, so that the tool can be operated quickly and accurately, and many products can be machined.
[0003]
The outline of the processing of the CAM system is as follows. First, when the CAM system accepts the shape of a desired product as an input, it calculates tool trajectory data that matches the shape. Next, the CAM system converts the tool path data into numerical control data including a curve for operating the processing machine to which the tool is attached. For conversion to curve data, for example, a method using a B-spline (see Non-Patent Document 1) or a method using a least square method (see Non-Patent Document 2) is known. Then, the CAM system operates the processing machine using the numerical control data to process a desired product. The tool path data is called CL data (Cutter Location), and the numerical control data is called NC data (Numeric Control).
[0004]
Here, the present applicant has proposed a process of dividing the tool path data into predetermined parts when converting the tool path data into numerical control data (see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-92516 A (for example, paragraph 0047)
[Non-Patent Document 1]
"Spline functions and their applications Kozo Ichida and Fuji City Yoshimoto, co-authored in June, 1979" (29-40 pages)
[Non-Patent Document 2]
"Spline functions and their applications Kozo Ichida, Fuji City Yoshimoto, co-authored in June, 1979" (86-121 pages)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when performing the process of dividing the tool trajectory data into predetermined parts, the user of the CAM system needs to select a division index and set a threshold value which is a division condition for the division index. . Since the division result is determined by these settings, the user must repeatedly set the division index and the division condition by trial and error in order to obtain a desired division result. This trial and error setting process has been a burden on the user.
[0007]
Therefore, in view of the above, the present invention has as its main object to provide a tool path data dividing method that efficiently performs the process of dividing tool path data. Other purposes will be described later.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention was devised to achieve the above-described object, and is intended to curve tool trajectory data indicating a tip position of a tool that performs a cutting process to create a product by a broken line, and the tool trajectory data. A tool trajectory data splitting device in a CAM system that performs the cutting process using numerical control data calculated from the split information of the tool trajectory data that is a separation position between curves of the tool, and is used for the split processing of the tool trajectory data A division index selection unit that selects a division index to be performed; a division index calculation unit that calculates the division index from the tool trajectory data; and a division condition relating to the selected division index from the graph display of the calculated division index. includes a dividing condition setting unit for setting, and a division result display unit for displaying the matching division information into the division condition is subjected to tool path data
The division index calculation unit extracts a tool tip position vector from each of three adjacent tool path data, and extracts a difference vector between adjacent tool tip position vectors from the three tool tip position vectors. Means for calculating a right vector with respect to the tool advance direction from two adjacent difference vectors, means for calculating a tool advance direction from the right vector and a tool spindle direction vector at one central point, the tool advance direction and the tool Means for calculating an inner product of the vectors from the difference vector and using it as a division index .
According to such a configuration, it is possible to efficiently set a threshold value for obtaining a division result desired by the user. Accordingly, it is possible to reduce the time until desired numerical control data is obtained. Other solutions will be described in detail in the following embodiments.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a CAM system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the CAM system of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0010]
First, the CAM system shown in FIG. 1 has a function of efficiently creating division information used when converting tool path data into numerical control data including a curve. For this reason, the CAM system includes a tool path
[0011]
Here, an outline of processing of each device of the CAM system will be described with reference to FIG. 2 (A), 2 (B), and 2 (C) show tool trajectory data for processing a predetermined product or numerical control data including a curve generated from the tool trajectory data. It is the image figure shown in the three-dimensional vector display format. First, the tool trajectory
[0012]
Next, the configuration of the tool locus
[0013]
First, the interface 20 includes a user input unit 21 for causing the user of the tool path
[0014]
Next, the processing unit 30 calculates the division information of the tool trajectory data from the division index calculation unit 31 that calculates the value of the division index from the tool trajectory data based on the predetermined division index, and the value of the division index and the division condition. A tool trajectory data dividing unit 32 to be calculated and an editing screen creating unit 33 for allowing the user to perform editing operations such as inputting division conditions are configured.
[0015]
The storage unit 40 includes a tool path data storage unit 41 that stores tool path data used when calculating division information, and a division index storage unit 42 that stores an algorithm for calculating a division index. Is done. The division information calculated from the tool path data is also stored in the tool path data storage unit 41.
[0016]
Heretofore, the components of the tool path
[0017]
First, data stored in the tool path data storage unit 41 will be described with reference to FIG. The tool path data storage unit 41 includes
[0018]
The data shown in FIG. 4 will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 5A is an image diagram of processing including a tool, and FIG. 5B is an excerpt of the
[0019]
And the edit screen 200 for a user to operate the tool locus data division |
[0020]
The configuration of the CAM system to which the present invention is applied has been described above. Next, the operation of the CAM system to which the present invention is applied will be described along FIG. 7 with reference to FIGS.
[0021]
First, the setting of tool trajectory data (S101) as pre-processing will be described. The tool path
[0022]
Next, selection of the division index (S102) will be described. The tool path
[0023]
Then, calculation of the division index (S103) will be described. The tool path
[0024]
Furthermore, input of the division condition (S104) will be described. The tool path
[0025]
Then, the division calculation (S105) will be described. The tool path
[0026]
Further, the presentation of the division result (S106) will be described. The tool trajectory
[0027]
Here, the tool path
[0028]
The first embodiment of the CAM system to which the present invention is applied has been described above. Accordingly, a threshold value for dividing the tool path data is set on the graph from the graph display of the division index of the tool path data, and the division result is displayed together with the tool path data, so that the division result desired by the user is obtained. Therefore, the threshold value can be set efficiently. Accordingly, it is possible to reduce the time until desired numerical control data is obtained. In addition, since the result of the division along with the tool path data is displayed, the division position can be easily confirmed, so it is possible to notice the error in creating the numerical control data at an early stage and the correction is easy. Can be reduced.
[0029]
Below, 2nd Embodiment of the CAM system to which this invention is applied is described along FIG. The second embodiment uses “distance ratio of adjacent tool path data” or “angle ratio of adjacent tool path data” as the split index in the calculation of the split index in the first embodiment (S103). This is an example. Therefore, about the same structure and operation | movement as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.
[0030]
Here, in the following description, a vector (tool
[0031]
First,
[0032]
[Expression 1]
[0033]
Next,
[0034]
[Expression 2]
[0035]
Furthermore, the calculation method of the ratio of the size of adjacent difference vectors (152 or 162), that is, the distance ratio of adjacent tool path data is shown in Equation 3. Here, R represents a distance ratio between adjacent tool path data, and A as a subscript of R is an identifier of the type of the tool path vector (for example, “A” corresponds to the tool tip position vector 112). N as a subscript of R is a
[0036]
[Equation 3]
[0037]
On the other hand, the angle ratio (153 or 163) of adjacent difference vectors, that is, the angle ratio of adjacent tool path data is calculated by Expression 4 and Expression 5. First, the difference vector is unitized using Equation 4. Next, using Equation 5, an angle ratio between two adjacent unitized difference vectors is calculated. Note that (a, b, c) is a unitized difference vector (A, B, C), and θ represents an angle ratio between two adjacent difference vectors.
[0038]
[Expression 4]
[0039]
[Equation 5]
[0040]
The second embodiment of the CAM system to which the present invention is applied has been described above. Thereby, the choice of a division | segmentation parameter | index can be increased.
[0041]
Below, 3rd Embodiment of the CAM system to which this invention is applied is described along FIG. The third embodiment is an example in which “inner product of adjacent tool path data” is used as the division index in the calculation of the division index (S103) in the first embodiment. Therefore, about the same structure and operation | movement as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol. In the third embodiment, the tool
[0042]
First, as a first inner product calculation method, there is a method of calculating an inner product between two adjacent difference vectors. In some cases, this method can obtain a calculation result similar to the “angle ratio of adjacent tool path data” shown in the second embodiment.
[0043]
In addition, as a second inner product calculation method, an example in which a tool traveling direction and a right vector of the tool traveling direction are used will be described. First, the division index calculation unit 31 sets two adjacent difference vectors as a and b. Next, the division | segmentation parameter | index calculation part 31 calculates the right side vector c with respect to a tool advancing direction by Numerical formula 6. Then, the division index calculation unit 31 calculates the tool advancing direction d using Equation 7. In Expression 7, “i” is the tool
[0044]
c = (b × a) / | b × a | (Formula 6)
d = (i × c) / | i × c | (Formula 7)
e = a · d (Formula 8)
[0045]
The third embodiment has been described above. Thereby, the choice of a division | segmentation parameter | index can be increased.
[0046]
Below, 4th Embodiment of the CAM system to which this invention is applied is described along FIG. In addition, 4th Embodiment is an example which used the "unevenness | corrugation of the adjacent tool locus | trajectory data" for a division | segmentation parameter | index in the calculation (S103) of the division | segmentation parameter | index in 1st Embodiment. Therefore, about the same structure and operation | movement as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol. In the fourth embodiment, the tool
[0047]
The process using the unevenness of adjacent tool locus data as a division index will be described with reference to FIG. First, the division index calculation unit 31 takes out three adjacent tool tip position vectors and creates a
[0048]
The fourth embodiment has been described above. Thereby, the same effect as the method of using the vector on the right side in the tool traveling direction can be obtained.
[0049]
The present invention described above can be widely modified without departing from the spirit of the invention.
[0050]
For example, in the present embodiment, the tool trajectory
[0051]
In the present embodiment, a predetermined threshold value is input as a condition for dividing the tool trajectory data. However, a threshold value for inputting a predetermined range (upper limit and lower limit) may be used. The dividing condition may be set by combining a plurality of threshold values. For example, when the index value can take a value from 0 to 100, the first threshold value is set to “10 to 20”, the second threshold value is set to “80 or more”, and the first or second value is set. By satisfying either of the threshold values, it is possible to set a division condition for division.
[0052]
Further, with respect to the method of inputting the division condition (S104), the difference between the mouse position before the movement and the mouse position after the movement is calculated using an event that occurs when the mouse as the user input unit 21 moves. You may do it. As another method, an event of pressing a character key, an arrow key, or a function key of the keyboard that is the user input unit 21 may be used. Alternatively, an event generated by operating a mouse scroll button may be used, or a method using an input device other than this may be used.
[0053]
【The invention's effect】
According to the present invention, the threshold value for dividing the tool path data is set on the graph from the graph display of the division index of the tool path data, and the division result is displayed together with the tool path data. The threshold value for obtaining can be set efficiently. Accordingly, it is possible to reduce the time until desired numerical control data is obtained. In addition, since the result of the division along with the tool path data is displayed, the division position can be easily confirmed, so it is possible to notice the error in creating the numerical control data at an early stage and the correction is easy. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a CAM system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an image diagram showing an outline of processing of each device of the CAM system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a tool path data dividing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a tool path data storage unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an image diagram showing data in a tool path data storage unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an editing screen of the tool path data dividing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of the CAM system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an image diagram showing calculation of a division index according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an image diagram showing calculation of a division index according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an image diagram showing calculation of a division index according to the fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
112 ... Tool
Claims (5)
前記工具軌跡データの分割処理に使用される分割指標を選択させる分割指標選択部と、
前記工具軌跡データから前記分割指標を算出する分割指標算出部と、
前記算出された分割指標のグラフ表示から前記選択された分割指標に関する分割条件を設定させる分割条件設定部と、
前記分割条件に適合する分割情報を工具軌跡データに付して表示する分割結果表示部と、を備え、
前記分割指標算出部は、隣り合う3点の工具軌跡データからそれぞれの工具先端位置ベクトルを抽出する手段と、前記3点の工具先端位置ベクトルから隣接する工具先端位置ベクトルの差分ベクトルを抽出する手段と、隣接する2つの前記差分ベクトルから工具進行方向に対する右側ベクトルを算出する手段と、前記右側ベクトルおよび中央1点の工具主軸方向ベクトルから工具進行方向を算出する手段と、前記工具進行方向および前記差分ベクトルからベクトルの内積を算出して分割指標とする手段とを備えることを特徴とする工具軌跡データ分割装置。 Calculated from tool trajectory data in which the tip position of a tool that performs a cutting process to create a product is indicated by a broken line, and division information of the tool trajectory data that is a separation position between curves for curving the tool trajectory data A tool trajectory data dividing device in a CAM system that performs the cutting process using numerical control data,
A division index selection unit for selecting a division index used for the division processing of the tool path data;
A division index calculation unit that calculates the division index from the tool trajectory data;
A split condition setting unit for setting a split condition related to the selected split index from the graph display of the calculated split index;
A division result display unit for displaying the division information suitable for the division condition attached to the tool trajectory data, and
The division index calculation unit extracts a tool tip position vector from each of three adjacent tool path data, and extracts a difference vector between adjacent tool tip position vectors from the three tool tip position vectors. Means for calculating a right vector with respect to the tool advance direction from two adjacent difference vectors, means for calculating a tool advance direction from the right vector and a tool spindle direction vector at one central point, the tool advance direction and the tool Engineering tools locus data dividing device you; and a means to split indicator by calculating the inner product of the vector from the difference vector.
前記工具軌跡データの分割処理に使用される分割指標を選択させる分割指標選択部と、
前記工具軌跡データから前記分割指標を算出する分割指標算出部と、
前記算出された分割指標のグラフ表示から前記選択された分割指標に関する分割条件を設定させる分割条件設定部と、
前記分割条件に適合する分割情報を工具軌跡データに付して表示する分割結果表示部と、を備え、
前記分割指標算出部は、隣り合う3点の工具軌跡データからそれぞれの工具先端位置ベクトルを抽出する手段と、前記3点の工具先端位置ベクトルから両端を結ぶ直線を作成する手段と、隣り合う3点の中央の点における工具主軸方向ベクトルと前記直線との交点を求める手段と、前記交点と中央の点における工具先端位置ベクトルとから差ベクトルを求める手段と、当該差ベクトルと中央の点における工具主軸方向ベクトルとの方向の一致または不一致を分割指標とする手段とを備えることを特徴とする工具軌跡データ分割装置。 Calculated from tool trajectory data in which the tip position of a tool that performs a cutting process to create a product is indicated by a broken line, and division information of the tool trajectory data that is a separation position between curves for curving the tool trajectory data A tool trajectory data dividing device in a CAM system that performs the cutting process using numerical control data,
A division index selection unit for selecting a division index used for the division processing of the tool path data;
A division index calculation unit that calculates the division index from the tool trajectory data;
A split condition setting unit for setting a split condition related to the selected split index from the graph display of the calculated split index;
A division result display unit for displaying the division information suitable for the division condition attached to the tool trajectory data, and
The division index calculation unit includes means for extracting each tool tip position vector from three adjacent tool locus data, means for creating a straight line connecting both ends from the three tool tip position vectors, and three adjacent points. Means for obtaining an intersection of a tool spindle direction vector at the center point of the point and the straight line; means for obtaining a difference vector from a tool tip position vector at the intersection and the center point; and a tool at the center of the difference vector Engineering tools locus data dividing device you; and a means for the direction of the match or mismatch between the main axis vector with the split indicator.
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