JP6632767B1 - 表示システム、付加製造装置および進捗表示方法 - Google Patents

表示システム、付加製造装置および進捗表示方法 Download PDF

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Abstract

表示システム（１０）は、付加製造装置（１）における加工の進捗を表示する。付加製造装置（１）は、設計データであるＣＡＤデータ（２４）に基づいて材料を付加する加工によって立体形状の造形物を製造する。表示システム（１０）は、加工が行われている加工点の現在位置を示す位置データを取得する取得部（１３）を備える。表示システム（１０）は、設計データに基づく立体形状に重ね合わせて加工点の軌跡を表示する表示部（１６）を備える。

Description

本発明は、付加製造装置における加工の進捗を表示する表示システム、付加製造装置および進捗表示方法に関する。
材料の付加によって立体形状の造形物を製造する付加製造装置が知られている。付加製造装置のユーザは、加工が進行しているときにおける造形物の目視、あるいは加工が進行しているときにおける造形物を撮影して得られた画像によって、加工の様子を確認することがある。完成品である立体形状のうちどの部分の加工が完了しているか、あるいは立体形状のうちのどの部分が未加工であるかといった加工の進捗状況を確認したい場合に、ユーザは、目視あるいは撮影画像から進捗状況を把握することが困難であった。
特許文献１には、立体物の造形における進捗状況を表す指標を表示部において表示する三次元造形装置が開示されている。
特開２０１８−３４４４０号公報
上記の特許文献１の技術によると、立体物のモデルを平面図形によって表し、加工が完了した立体物のモデルには着色を施すとともに、加工が完了していない立体物のモデルには進捗状況を示すパーセント表示が付される。しかしながら、特許文献１の技術による表示では、立体形状のうちどの部分の加工が完了しているか、あるいは立体形状のうちのどの部分が未加工であるかといった、立体形状の加工の進捗を把握することができないという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、付加製造装置による立体形状の加工の進捗を容易に把握可能に表示することができる表示システムを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる表示システムは、設計データに基づいて材料を付加する加工によって立体形状の造形物を製造する付加製造装置における加工の進捗を表示する。本発明にかかる表示システムは、加工が行われている加工点の現在位置を示す位置データを取得する取得部と、設計データに基づく立体形状に重ね合わせて加工点の軌跡を表示することによって、立体形状の加工が開始されてから加工が行われている加工点に至るまでにおける加工の進捗を表示する表示部と、を備える。
本発明にかかる表示システムは、付加製造装置による立体形状の加工の進捗を容易に把握可能に表示することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる表示システムを有する付加製造システムの機能構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１にかかる表示システムのハードウェア構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１にかかる表示システムによる第１の表示例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる表示システムによる第２の表示例を示す図 図４に示す第２の表示例において表示される実軌跡について説明する図 本発明の実施の形態１にかかる表示システムによる動作の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態２にかかる表示システムによる第１の表示例を示す図 本発明の実施の形態２にかかる表示システムによる第２の表示例を示す図 本発明の実施の形態３にかかる表示システムによる第１の表示例を示す図 本発明の実施の形態３にかかる表示システムによる第２の表示例を示す図
以下に、本発明の実施の形態にかかる表示システム、付加製造装置および進捗表示方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下の説明において、付加製造装置に備えられる数値制御装置を、ＮＣ（Numerical Control）装置と称することがある。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる表示システム１０を有する付加製造システム１００の機能構成を示すブロック図である。付加製造システム１００は、付加製造装置１とＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）装置２とを備える。付加製造装置１は、材料の付加によって立体形状の造形物を製造する工作機械である。
付加製造装置１は、指向性エネルギ堆積（Direct Energy Deposition：ＤＥＤ）方式、材料押出方式、材料噴射方式および粉末床溶融結合方式といった種々の方式のうち、いずれの方式によって造形を行うものであっても良い。以下の説明では、付加製造装置１は、ＤＥＤ方式の付加製造装置であって、溶融させた材料を付加することによって造形物を製造する。材料を溶融させるための熱源には、レーザビームまたは電子ビームといったビームを出力するビーム源が用いられる。熱源には、アーク放電が用いられても良い。材料には、金属材料のワイヤ、あるいは粉末状の金属材料が用いられる。
付加製造装置１は、付加製造装置１における加工の進捗状況の表示を行う表示システム１０と、付加製造装置１を制御するＮＣ装置１１と、造形物を製造するための加工を行う造形部１２とを有する。
造形部１２は、熱源と、材料の供給源から材料を送り出す材料供給部と、造形物において加工点を移動させる軸駆動部とを含む。加工点は、材料の付加による加工が行われている位置とする。図１では、熱源、材料供給部および軸駆動部の図示を省略している。熱源は、ＮＣ装置１１からの出力指令に従ってビームを出力する。材料供給部は、ＮＣ装置１１からの供給指令に従って加工点へ材料を供給する。軸駆動部は、ＮＣ装置１１からの軸指令に従って加工点を移動させる。
ＮＣ装置１１は、ＣＡＭ装置２によって作成された加工プログラム２７に従って付加製造装置１を制御する。加工プログラム２７には、加工点を移動させる経路である加工経路が指定されている。ＮＣ装置１１は、加工プログラム２７を解析するプログラム解析部１７と、加工経路と加工条件とに従って各種指令を生成する指令生成部１８とを有する。プログラム解析部１７は、加工プログラム２７における記述の内容を基に、加工経路を解析する。
指令生成部１８は、加工経路上の単位時間ごとの補間点群である軸指令を生成する。また、指令生成部１８は、加工プログラム２７により指定された加工条件であるビーム出力条件に従った出力指令と、加工プログラム２７により指定された加工条件である材料供給条件に従った供給指令とを生成する。ＮＣ装置１１は、軸駆動部へ軸指令を出力することによって、軸駆動部を制御する。ＮＣ装置１１は、ビーム源へ出力指令を出力することによって、ビーム源を制御する。ＮＣ装置１１は、材料供給部へ供給指令を出力することによって、材料供給部を制御する。また、指令生成部１８は、生成された軸指令を基に、加工点の現在位置を示す位置データである座標値を、表示システム１０へ出力する。なお、表示システム１０の構成については後述する。
ＣＡＭ装置２は、コンピュータ支援設計（Computer-Aided Design：ＣＡＤ）データ２４が入力される入力部２０と、加工の対象とされる形状部分を定義する対象定義部２１と、加工経路を生成する経路生成部２２と、加工プログラム２７を生成するプログラム生成部２３とを有する。
ＣＡＤデータ２４は、製品の形状、製品の寸法、材料および製造精度といった製品の設計事項についてのデータを含む。対象定義部２１は、ＣＡＤデータ２４によって指定される形状において、加工対象である形状部分と、加工対象外である形状部分とを定義する。加工対象外である形状部分には、加工開始時に材料が付加されるベース材と、ベース材が固定される治具とが含まれる。また、ＣＡＤデータ２４によって指定される形状に、既に加工が完了している形状部分が含まれている場合、対象定義部２１は、当該形状部分も加工対象外と定義する。対象定義部２１は、ＣＡＤデータ２４によって指定される形状のうち加工対象外である形状部分以外の形状部分を、加工対象である形状部分と定義する。対象定義部２１は、付加製造の対象形状を指定する設計データであるＣＡＤモデル２５を、経路生成部２２と付加製造装置１とへ出力する。
経路生成部２２は、対象定義部２１から取得されたＣＡＤモデル２５を基に、加工対象である形状部分を加工するための加工経路を生成する。経路生成部２２は、生成された加工経路のデータである経路データ２６を、付加製造装置１とプログラム生成部２３とへ出力する。プログラム生成部２３は、経路生成部２２から取得された経路データ２６を基に、ＮＣプログラムである加工プログラム２７を生成する。プログラム生成部２３は、生成された加工プログラム２７を付加製造装置１へ出力する。
付加製造装置１は、設計データであるＣＡＤモデル２５に基づいて材料を付加する加工によって、立体形状の造形物を製造する。表示システム１０は、付加製造装置１における加工の進捗を表示する。
表示システム１０は、各種データを取得する取得部１３と、取得されたデータを処理する処理部１４と、入力操作により情報が入力される入力部１５と、付加製造装置１における加工の進捗についての情報を表示する表示部１６とを有する。
取得部１３は、対象定義部２１からのＣＡＤモデル２５と、経路生成部２２からの経路データ２６と、指令生成部１８からの位置データとを取得する。取得部１３は、取得された各データを処理部１４へ出力する。処理部１４は、取得部１３からのデータを基に、表示部１６における表示のためのデータ処理を行う。処理部１４は、入力部１５へ入力された情報に従って、表示のためのデータを適宜調整する。表示部１６は、処理部１４での処理を経たデータを基に、表示を行う。表示部１６は、ＣＡＤモデル２５に基づく立体形状に重ね合わせて加工点の軌跡を表示する。
次に、表示システム１０のハードウェア構成について説明する。図１に示す表示システム１０の各機能部は、実施の形態１にかかる進捗表示方法を実行するためのプログラムである進捗表示プログラムがハードウェアを用いて実行されることによって実現される。
図２は、本発明の実施の形態１にかかる表示システム１０のハードウェア構成を示すブロック図である。表示システム１０は、各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、データ格納領域を含むＲＡＭ（Random Access Memory）３２と、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）３３と、外部記憶装置３４とを有する。また、表示システム１０は、表示システム１０への情報の入力のための入力インタフェース３５と、入力操作を受け付ける入力デバイス３６と、画面において情報を表示するディスプレイ３７とを有する。図２に示す各部は、バス３８を介して相互に接続されている。
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３および外部記憶装置３４に記憶されているプログラムを実行する。図１に示す処理部１４は、ＣＰＵ３１を使用して実現される。外部記憶装置３４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）である。外部記憶装置３４は、進捗表示プログラムと、取得部１３により取得されたデータと、入力部１５へ入力された情報とを記憶する。ＲＯＭ３３には、表示システム１０であるコンピュータまたはコントローラの基本となる制御のためのプログラムであるＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）あるいはＵＥＦＩ（Unified Extensible Firmware Interface）といったブートローダであって、ハードウェアを制御するソフトウェアまたはプログラムが記憶されている。なお、進捗表示プログラムは、ＲＯＭ３３に記憶されても良い。
ＲＯＭ３３および外部記憶装置３４に記憶されているプログラムは、ＲＡＭ３２にロードされる。ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２に進捗表示プログラムを展開して各種処理を実行する。入力インタフェース３５は、表示システム１０の外部の装置との接続インタフェースである。入力インタフェース３５には、ＣＡＤモデル２５と、経路データ２６と、位置データとが入力される。図１に示す取得部１３は、入力インタフェース３５を使用して実現される。
入力デバイス３６は、キーボードあるいはポインティングデバイスといった、情報を入力するためのデバイスである。図１に示す入力部１５は、入力デバイス３６を使用して実現される。ディスプレイ３７は、液晶ディスプレイあるいは有機ＥＬディスプレイといった表示装置である。図１に示す表示部１６は、ディスプレイ３７を使用して実現される。さらに、表示システム１０は、音声を出力するスピーカといった出力デバイスを有しても良い。
進捗表示プログラムは、コンピュータによる読み取りが可能とされた記憶媒体に記憶されたものであっても良い。表示システム１０は、記憶媒体に記憶された進捗表示プログラムを外部記憶装置３４へ格納しても良い。記憶媒体は、フレキシブルディスクである可搬型記憶媒体、あるいは半導体メモリであるフラッシュメモリであっても良い。進捗表示プログラムは、他のコンピュータあるいはサーバ装置から通信ネットワークを介して、表示システム１０となるコンピュータあるいはコントローラへインストールされても良い。
表示システム１０の機能は、専用のハードウェアである処理回路によって実現されても良い。処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらの組み合わせである。ＮＣ装置１１の機能は、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしても良い。
なお、表示システム１０は、付加製造装置１の構成に含まれているものに限られない。表示システム１０は、付加製造装置１の外部の装置に含まれたものであっても良い。表示システム１０の各機能部は、１つの装置に含まれたものである場合に限られず、複数の装置に分散されたものであっても良い。例えば、図１に示す表示システム１０のうち、取得部１３と処理部１４と入力部１５とは付加製造装置１に含まれており、かつ、表示部１６は、ネットワークを介して付加製造装置１と接続されている装置に含まれていても良い。このように、表示システム１０は、１つの装置を用いて実現されるものであっても良く、複数の装置を用いて実現されるものであっても良い。
次に、表示システム１０による表示について説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる表示システム１０による第１の表示例を示す図である。第１の表示例は、付加製造システム１００が有する付加製造装置１による加工が開始されるときにおける表示例である。
ここでは、ＣＡＤモデル２５によって指定される対象形状が中実の楕円柱形状であるものとする。表示部１６は、ＣＡＤモデル２５に基づく立体形状である３Ｄモデル４０を表示する。表示部１６は、透過表示によって３Ｄモデル４０を表示する。透過表示とは、表示される物体の向こう側が透けて見える表示とする。処理部１４は、対象形状を透過表示するためのデータ処理を施す。
表示部１６は、対象形状である３Ｄモデル４０と併せて、対象形状が造形されるベース材４１を表示する。ベース材４１は加工対象外であることから、表示部１６は、ベース材４１については透過表示を行わない。３Ｄモデル４０は、対象形状の向こう側のベース材４１が透けて見えるように表示される。
表示部１６は、３Ｄモデル４０の表示を透過表示とするとともに、３Ｄモデル４０の全体を着色して３Ｄモデル４０を表示する。３Ｄモデル４０の着色とは、３Ｄモデル４０の表示色と背景色とを異ならせることを称したものとする。３Ｄモデル４０の表示色は、背景との識別が可能な色であれば良く、任意であるものとする。処理部１４は、設定された表示色で３Ｄモデル４０を表示するためのデータ処理を行う。着色された３Ｄモデル４０を表示することによって、表示システム１０は、３Ｄモデル４０を目立たせることができる。入力部１５は、３Ｄモデル４０の表示色を変更させる操作を受け付けても良い。処理部１４は、３Ｄモデル４０の表示色を変更させる操作があった場合に、３Ｄモデル４０の表示色を指定された色に変更する処理を行う。表示部１６は、ベース材４１の表示における表示色も任意の色としても良い。なお、実施の形態１において、色とは、有彩色と無彩色とを含むものとする。
なお、表示部１６による表示は、カラー表示に限られず、モノクロ表示であっても良い。モノクロ表示の場合、処理部１４は、３Ｄモデル４０について、３Ｄモデル４０以外とは濃淡を変える処理を行う。この場合も、表示システム１０は、３Ｄモデル４０を目立たせることができる。
図４は、本発明の実施の形態１にかかる表示システム１０による第２の表示例を示す図である。第２の表示例は、第１の表示例における状態から加工が進行したときにおける表示例である。表示部１６は、第１の表示例と同じ３Ｄモデル４０と、第１の表示例と同じベース材４１とを表示する。
表示部１６は、３Ｄモデル４０に重ね合わせて、加工点の軌跡を表示する。実施の形態１において、表示部１６は、加工点が現在位置に至る以前に移動した軌跡である実軌跡４２を表示する。また、表示部１６は、加工点の現在位置を表すマーク４３を３Ｄモデル４０に重ね合わせて表示する。
取得部１３は、対象形状の加工が開始されたときから随時、加工点の現在位置を示す位置データを取得する。処理部１４は、取得部１３にて取得された位置データをプロットしていくとともにプロット間を線でつなぐ処理によって、実軌跡４２のデータを生成する。なお、経路生成部２２によって生成される加工経路は、加工点を移動させる目標とされる軌跡である。以下の説明において、目標とされる軌跡を、理想軌跡と称することがある。経路データ２６は、理想軌跡を示すデータである。
処理部１４は、取得部１３にて取得された最新の位置データを基に、現在位置を表すマーク４３を表示するための処理を行う。第２の表示例では、マーク４３は、現在位置を指す矢印である。マーク４３によって示される現在位置は、実軌跡４２の先端の位置でもある。なお、マーク４３は、現在位置を認識可能なものであれば良く、矢印以外であっても良い。
付加製造装置１は、楕円形の層をベース材４１に堆積させることによって、楕円柱形状の造形物を製造する。図５は、図４に示す第２の表示例において表示される実軌跡４２について説明する図である。図５では、１つの層の加工における実軌跡４２を平面視した状態を示している。層の加工において、付加製造装置１は、楕円に沿って加工点を移動させながらの材料の付加によって、楕円柱形状の曲面となる外縁を加工する。次に、付加製造装置１は、楕円の内側において、短軸と平行な方向への加工点を移動させながらの付加と、材料を付加しない状態での長軸に平行な方向への軸移動とを繰り返す。軸移動とは、軸指令に従った移動とする。これにより、付加製造装置１は、楕円の内側を埋める加工を行う。付加製造装置１は、このようにして層を形成する。付加製造装置１は、このような層を堆積させていくことによって造形物を製造する。
実軌跡４２が表示されることによって、ユーザは、加工点の現在位置までの実際の加工の様子を知ることができる。なお、表示システム１０が表示する実軌跡４２は、材料を付加しているときの軌跡であって、材料を付加せずに軸移動するときの軌跡を含まないものとする。表示部１６は、材料を付加せずに移動する区間が除外された実軌跡４２を表示する。移動のみの軌跡が実軌跡４２から除外されることによって、表示システム１０は、加工点が移動した軌跡を見易く表示することができる。また、表示システム１０は、加工の進捗の正確な表示が可能となる。
図４には、複数の層が堆積されており、かつ１つの層の加工が行われている状態における表示例を示している。かかる状態において、表示部１６は、堆積されている複数の層の加工時における実軌跡４２と、現在加工が行われている層における加工点の現在位置までの実軌跡４２とを表示する。表示部１６は、実軌跡４２を３Ｄモデル４０とは異なる色で表示する。実軌跡４２の表示色は、３Ｄモデル４０との識別が可能な色であれば良く、任意であるものとする。処理部１４は、設定された表示色で実軌跡４２を表示するためのデータ処理を行う。３Ｄモデル４０とは表示色を異ならせた実軌跡４２を表示することによって、表示システム１０は、実軌跡４２を目立たせることができる。入力部１５は、実軌跡４２の表示色を変更させる操作を受け付けても良い。処理部１４は、実軌跡４２の表示色を変更させる操作があった場合に、実軌跡４２の表示色を指定された色に変更する処理を行う。
表示部１６による表示において、３Ｄモデル４０のうち実軌跡４２が表示されている部分４４は、加工が完了している部分を表す。３Ｄモデル４０のうち実軌跡４２が表示されていない部分４５は、未加工である部分を表す。ユーザは、実軌跡４２の有無によって、対象形状のうち加工が完了している部分４４と、対象形状のうち未加工である部分４５とを容易に把握することができる。実軌跡４２と併せてマーク４３が表示されることによって、ユーザは、加工の進捗状況とともに加工点の現在位置を容易に把握することができる。
表示部１６での表示において、実軌跡４２は、加工の進捗とともに延伸する。表示部１６での表示において、マーク４３は、加工の進捗とともに移動する。ユーザは、実軌跡４２の延伸とマーク４３の移動とによって、加工が進行している様子をリアルタイムに、かつ直感的に把握することができる。ユーザは、加工が滞りなく進行していることを、マーク４３が移動していることから容易に把握することができる。
表示部１６は、３Ｄモデル４０の表示を透過表示とすることによって、３Ｄモデル４０のうち輪郭によって囲われた部分における実軌跡４２を目視可能に表示することができる。かかる表示によって、ユーザは、対象形状における加工の進捗状況を容易に把握することができる。
なお、図４では、堆積されている複数の層における実軌跡４２のうち、楕円をなす外縁における実軌跡４２を示している。一部の層について、楕円の内側における実軌跡４２の図示を省略している。また、現在加工が行われている層の１つ下の層について、楕円の内側における実軌跡４２の一部を破線で示している。
表示部１６は、３Ｄモデル４０のうち加工が完了している部分４４と、３Ｄモデル４０のうち未加工である部分４５とで、表示色を異ならせても良い。表示部１６は、表示色を異ならせるほか、部分４４と部分４５とで透過表示の透過率を異ならせても良い。これにより、表示部１６は、対象形状のうち加工が完了している部分４４と、対象形状のうち加工が完了していない部分４５とを分かり易く表示することができる。
なお、表示部１６は、加工が完了している複数の層については、実軌跡４２の表示を、一体の造形物を表す表示に変更しても良い。表示部１６は、現在加工が行われている層の加工における実軌跡４２を表示する。この場合、表示部１６は、現在加工が行われている層の実軌跡４２と加工が完了している層とを分かり易く表示することができる。
表示部１６は、実軌跡４２の全てを同じ色で表示しても良い。また、表示部１６は、実軌跡４２のうち一部の表示色を、実軌跡４２のうち他の部分の表示色とは異ならせても良い。現在加工が行われている層における実軌跡４２の表示色は、加工が完了している層における実軌跡４２の表示色とは異なっても良い。この場合、現在加工が行われている層の実軌跡４２と、加工が完了している層における実軌跡４２との識別が可能となる。表示システム１０は、現在加工が行われている層における実軌跡４２を目立たせることができる。ユーザは、現在加工が行われている層における実軌跡４２を容易に把握することができる。
図６は、本発明の実施の形態１にかかる表示システム１０による動作の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１において、取得部１３は、対象定義部２１から出力されたＣＡＤモデル２５と、経路生成部２２から出力された経路データ２６と、指令生成部１８から出力された位置データとを取得する。
ステップＳ２において、処理部１４は、ステップＳ１において取得された各データについて、表示のための処理を実行する。処理部１４は、ＣＡＤモデル２５を基に、３Ｄモデル４０の表示のための処理を実行する。処理部１４は、位置データを基に、実軌跡４２の表示のための処理とマーク４３の表示のための処理とを実行する。ステップＳ３において、表示部１６は、ステップＳ２にて処理されたデータを基に、３Ｄモデル４０と実軌跡４２とマーク４３とを表示する。これにより、表示システム１０は、図６に示す手順による動作を終了する。
処理部１４は、ステップＳ１にて取得された経路データ２６を基に、理想軌跡からの実軌跡４２の乖離の有無を判断する。処理部１４は、理想軌跡と実軌跡４２との間隔があらかじめ設定された長さを超えた場合に、アラームのための指令を出力する。表示部１６は、処理部１４からの指令に基づいて、アラーム表示を行う。表示システム１０は、上記のスピーカからアラーム音を出力しても良い。これにより、ユーザは、表示システム１０によって出力されるアラームによって、異常な造形が行われていることを認識することができる。
表示システム１０は、実軌跡４２に代えて、理想軌跡を表示しても良い。表示システム１０は、加工点の現在位置に対応する理想軌跡上の位置を処理部１４において判断することによって、現在位置に対応する位置までの理想軌跡を表示する。表示システム１０は、アラームの出力と理想軌跡の表示とを行わない場合、経路データ２６の取得を行わなくても良い。
なお、表示システム１０は、１つの付加製造装置１についての表示を行っても良く、複数の付加製造装置１についての表示を行っても良い。表示システム１０が複数の付加製造装置１についての表示を行うことで、ユーザは、複数の付加製造装置１における加工の進捗を一度に確認することができる。
ユーザは、実際の造形物の目視あるいは造形物の撮影画像によらなくても、表示システム１０によって加工の進捗状況を容易に確認することができる。付加製造装置１において造形物が視認困難あるいは撮影困難な位置にある場合でも、ユーザは、加工の進捗状況を容易に確認することができる。また、ビームの照射あるいはアーク放電による発光によって加工点付近の視認あるいは撮影が困難である場合でも、ユーザは、加工の進捗状況を容易に確認することができる。
実施の形態１によると、表示システム１０は、加工点の現在位置を示す位置データを取得して、立体形状に重ね合わせて実軌跡４２を表示する。これにより、表示システム１０は、付加製造装置１による立体形状の加工の進捗を容易に把握可能に表示することができるという効果を奏する。
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる表示システム１０による第１の表示例を示す図である。図８は、本発明の実施の形態２にかかる表示システム１０による第２の表示例を示す図である。実施の形態２において、表示部１６は、加工における造形物の向きの変化に関わらず立体形状の向きを固定とする第１の表示と、加工における造形物の向きの変化に伴って造形物の向きを変化させる第２の表示とを行う。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。実施の形態２にかかる表示システム１０を有する付加製造システム１００の構成は、実施の形態１にかかる表示システム１０を有する付加製造システム１００の構成と同様である、ここでは、実施の形態２にかかる表示システム１０による進捗表示について、適宜図１を参照して説明する。
図１に示す造形部１２は、第１軸を中心とする造形物の回転と、第１軸に垂直な第２軸を中心とする造形物の回転とを可能とする回転機構を備える。回転機構は、指令生成部１８によって生成された回転指令に従って駆動する。図１では、回転機構の図示を省略している。
実施の形態２において、付加製造装置１は、ベース材５３の１つの面に設けられる円筒体とベース材５３の他の面に設けられる円筒体とを有する造形物を製造する。ベース材５３は、治具５４に取り付けられる。ＣＡＤモデル２５によって指定される対象形状は、２つの円筒形状である。対象形状である３Ｄモデル５０は、一方の円筒形状である第１のモデル５１と、他方の円筒形状である第２のモデル５２とを含む。図７および図８では、第１のモデル５１である一方の円筒体の加工が行われている状態を示している。表示部１６は、第１のモデル５１に重ね合わせて実軌跡５５を表示している。表示部１６は、第１のモデル５１に重ね合わせて、加工点の現在位置を表すマーク５６を表示している。
造形部１２の軸駆動部は、３軸方向において加工点を移動させる。図７および図８に示すＸ軸とＺ軸とは、当該３軸のうちの２軸とする。Ｚ軸方向は鉛直方向である。付加製造装置１において、造形物は、回転機構の駆動に伴って回転する。
図７に示す第１の表示例は、回転機構の駆動による造形物の向きの変化に関わらず表示における３Ｄモデル５０の向きが固定されている第１の表示を表している。第１の表示では、付加製造装置１において実際の造形物の向きが変化しても、表示における３Ｄモデル５０の向きは不変とされる。また、表示されている実軌跡５５の向きも不変とされる。表示システム１０は、第１の表示例では、加工が進行している様子を認識し易くすることができる。実際の造形物の向きにおいて、加工点の位置が視認することが困難な位置である場合であっても、第１の表示では容易に視認することができる。
図８に示す第２の表示例は、回転機構の駆動による造形物の向きの変化に伴って表示における３Ｄモデル５０の向きが変化する第２の表示を表している。第２の表示では、付加製造装置１において実際の造形物の向きが変化すると、表示における３Ｄモデル５０の向きも同様に変化する。また、表示されている実軌跡５５の向きも変化する。表示システム１０は、第２の表示では、実際の造形物の姿勢における加工の進捗状況を表示することができる。
ユーザは、入力部１５を操作することによって、第１の表示と第２の表示とを選択して表示部１６に表示させることができる。これにより、ユーザは、第１の表示と第２の表示とを任意に選択して、加工の進捗状況を確認することができる。なお、表示部１６は、画面における第１の表示と第２の表示とを切り換え可能であっても良く、１つの画面において同時に第１の表示と第２の表示とを行うこととしても良い。表示部１６は、入力部１５への操作に従って、表示の回転、表示の拡大および縮小、表示の移動などを行うこととしても良い。これにより、ユーザは、加工が進捗している状況を詳細に確認することができる。
実施の形態２によると、表示システム１０は、第１の表示による加工の進捗の表示と第２の表示による加工の進捗の表示とを行う。これにより、表示システム１０は、付加製造装置１による立体形状の加工の進捗を容易に把握可能に表示することができるという効果を奏する。
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３にかかる表示システム１０による第１の表示例を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態３にかかる表示システム１０による第２の表示例を示す図である。実施の形態３において、表示部１６は、加工の進捗に伴って理想軌跡６０を消去、あるいは加工の進捗に伴って理想軌跡６０の表示を変化させることによって、加工の進捗を表示する。実施の形態３では、上記の実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。実施の形態３にかかる表示システム１０は、実施の形態１にかかる表示システム１０と同様の構成を有する。
図９に示す第１の表示例は、付加製造システム１００が有する付加製造装置１による加工が開始されるときにおける表示例である。表示部１６は、３Ｄモデル４０に重ね合わせて、加工点の軌跡である理想軌跡６０を表示する。処理部１４は、経路生成部２２から取得された経路データ２６を基に、理想軌跡６０を表示するための処理を行う。第１の表示例では、造形物の全体における理想軌跡６０が表示される。表示部１６は、理想軌跡６０を３Ｄモデル４０とは異なる色で表示する。理想軌跡６０の表示色は、３Ｄモデル４０との識別が可能な色であれば良く、任意であるものとする。
なお、表示システム１０が表示する理想軌跡６０は、材料を付加するときの軌跡であって、材料を付加せずに軸移動するときの軌跡を含まないものとする。表示部１６は、材料を付加せずに移動する区間が除外された理想軌跡６０を表示する。移動のみの軌跡が理想軌跡６０から除外されることによって、表示システム１０は、加工点が移動する予定の軌跡を見易く表示することができる。
図１０に示す第２の表示例は、第１の表示例における状態から加工が進行したときにおける表示例である。第２の表示例では、表示部１６は、理想軌跡６０のうち加工点が現在位置に至る以前における理想軌跡６０を消去する。処理部１４は、加工点の現在位置に対応する理想軌跡６０上の位置を判断して、現在位置に対応する位置までの理想軌跡６０を消去する処理を行う。また、表示部１６は、加工点の現在位置を表すマーク４３を３Ｄモデル４０に重ね合わせて表示する。
表示部１６による表示において、３Ｄモデル４０のうち理想軌跡６０が表示されていない部分６１は、加工が完了している部分を表す。３Ｄモデル４０のうち理想軌跡６０が表示されている部分６２は、未加工である部分を表す。ユーザは、理想軌跡６０の有無によって、対象形状のうち加工が完了している部分６１と、対象形状のうち未加工である部分６２とを容易に把握することができる。理想軌跡６０と併せてマーク４３が表示されることによって、ユーザは、加工の進捗状況とともに加工点の現在位置を容易に把握することができる。
表示部１６は、３Ｄモデル４０の表示を透過表示とすることによって、３Ｄモデル４０のうち輪郭によって囲われた部分における理想軌跡６０を目視可能に表示することができる。かかる表示によって、ユーザは、対象形状における加工の進捗状況を容易に把握することができる。
表示部１６での表示において、理想軌跡６０は、加工の進捗とともに短縮される。表示部１６での表示において、マーク４３は、加工の進捗とともに移動する。ユーザは、理想軌跡６０の短縮とマーク４３の移動とによって、加工が進行している様子をリアルタイムに、かつ直感的に把握することができる。ユーザは、加工が滞りなく進行していることを、マーク４３が移動していることから容易に把握することができる。
なお、表示部１６は、理想軌跡６０のうち加工が完了した部分を消去することに代えて、理想軌跡６０のうち加工が完了した部分について、加工が完了していない部分とは表示を異ならせることとしても良い。表示部１６は、理想軌跡６０のうち加工が完了していない部分を実線で表し、理想軌跡６０のうち加工が完了した部分を、破線などの実線以外の線で表しても良い。表示部１６は、理想軌跡６０のうち加工が完了していない部分と、理想軌跡６０のうち加工が完了した部分とで、線の幅を異ならせても良く、または表示色を異ならせても良い。これらの場合も、表示システム１０は、対象形状のうち加工が完了している部分６１と、対象形状のうち未加工である部分６２とを容易に把握可能に、加工の進捗を表示することができる。
処理部１４は、理想軌跡６０と加工点の現在位置との乖離の有無を判断する。処理部１４は、理想軌跡６０と、加工点の実際の軌跡である実軌跡４２との間隔があらかじめ設定された長さを超えた場合に、アラームのための指令を出力する。表示部１６は、処理部１４からの指令に基づいて、アラーム表示を行う。表示システム１０は、上記のスピーカからアラーム音を出力しても良い。これにより、ユーザは、表示システム１０によって出力されるアラームによって、異常な造形が行われていることを認識することができる。
上記の実施の形態２にかかる表示システム１０は、実軌跡５５の表示に代えて、実施の形態３と同様に理想軌跡６０を表示しても良い。この場合も、ユーザは、第１の表示と第２の表示とにおいて、加工が進捗している状況を確認することができる。
実施の形態３によると、表示システム１０は、加工点の現在位置を示す位置データを取得して、立体形状に重ね合わせて理想軌跡６０を表示する。これにより、表示システム１０は、付加製造装置１による立体形状の加工の進捗を容易に把握可能に表示することができるという効果を奏する。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１ 付加製造装置、２ ＣＡＭ装置、１０ 表示システム、１１ ＮＣ装置、１２ 造形部、１３ 取得部、１４ 処理部、１５，２０ 入力部、１６ 表示部、１７ プログラム解析部、１８ 指令生成部、２１ 対象定義部、２２ 経路生成部、２３ プログラム生成部、２４ ＣＡＤデータ、２５ ＣＡＤモデル、２６ 経路データ、２７ 加工プログラム、３１ ＣＰＵ、３２ ＲＡＭ、３３ ＲＯＭ、３４ 外部記憶装置、３５ 入力インタフェース、３６ 入力デバイス、３７ ディスプレイ、３８ バス、４０，５０ ３Ｄモデル、４１，５３ ベース材、４２，５５ 実軌跡、４３，５６ マーク、４４，４５，６１，６２ 部分、５１ 第１のモデル、５２ 第２のモデル、５４ 治具、６０ 理想軌跡、１００ 付加製造システム。

Claims (9)

  1. 設計データに基づいて材料を付加する加工によって立体形状の造形物を製造する付加製造装置における加工の進捗を表示する表示システムであって、
    前記加工が行われている加工点の現在位置を示す位置データを取得する取得部と、
    前記設計データに基づく前記立体形状に重ね合わせて前記加工点の軌跡を表示することによって、前記立体形状の加工が開始されてから前記加工が行われている加工点に至るまでにおける加工の進捗を表示する表示部と、
    を備えることを特徴とする表示システム。
  2. 前記表示部は、前記現在位置を表すマークを前記立体形状に重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
  3. 前記軌跡は、前記加工点が前記現在位置に至る以前に移動した軌跡であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示システム。
  4. 前記軌跡は、前記加工点が前記現在位置の以後に移動する予定の軌跡であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示システム。
  5. 前記表示部は、透過表示によって前記立体形状を表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の表示システム。
  6. 前記軌跡は、前記材料を付加せずに移動する区間が除外された軌跡であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の表示システム。
  7. 前記表示部は、前記加工における前記造形物の向きの変化に関わらず前記表示における前記立体形状の向きを固定させる第１の表示と、前記加工における前記造形物の向きの変化に伴って前記表示における前記立体形状の向きを変化させる第２の表示とを行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の表示システム。
  8. 設計データに基づいて材料を付加する加工によって立体形状の造形物を製造する付加製造装置であって、
    前記加工が行われている加工点の現在位置を示す位置データを取得する取得部と、
    前記設計データに基づく前記立体形状に重ね合わせて前記加工点の軌跡を表示することによって、前記立体形状の加工が開始されてから前記加工が行われている加工点に至るまでにおける加工の進捗を表示する表示部と、
    を備えることを特徴とする付加製造装置。
  9. 設計データに基づいて材料を付加する加工によって立体形状の造形物を製造する付加製造装置における加工の進捗を表示する方法であって、
    前記加工が行われている加工点の現在位置を示す位置データを取得する工程と、
    前記設計データに基づく前記立体形状に重ね合わせて前記加工点の軌跡を表示することによって、前記立体形状の加工が開始されてから前記加工が行われている加工点に至るまでにおける加工の進捗を表示する工程と、
    を含むことを特徴とする進捗表示方法。
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