JP7327943B2 - フライス作業によって製造可能な部品の設計 - Google Patents
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Description
-位相的に最適化された3次元(3D)モデル化部品(topologically optimized three-dimensional(3D) modeled part)を供給するステップ、
-前記位相的に最適化された3Dモデル化部品を包含する境界ボリュームを計算するステップ、
-フライスツールのフライス加工方向を規定するステップ、
-前記位相的に最適化された3Dモデル化部品のシルエットであって輪郭を含むシルエットを、前記フライス加工方向に従って計算するステップ、
-前記フライスツールのパラメータに基づいて新しい輪郭を計算するステップ、を含む。
-前記位相的に最適化された3Dモデル化部品で占められるボリュームを表す表面と、前記位相的に最適化された3Dモデル化部品中の空のボリュームを表す表面とを分離する1つ以上の輪郭を前記シルエット上で特定するステップ。
-前記フライスツールの前記パラメータは前記フライスツールの直径である。
-前記フライスツールの直径と等しい直径を備え、空のボリュームを表す前記輪郭の前記表面のみにある円の位置の集合であって、前記円と前記輪郭との少なくとも1つの接触点があり、且つ、前記円の点は前記輪郭の外側にない円の位置の集合を計算するステップ。
-前記位置の集合の中で、前記輪郭に沿った前記円の途切れのない変位に対応する前記円の1つ以上の位置を決定するステップ。
-前記位置の集合の中で決定された前記1つ以上の位置のそれぞれにおける前記円と前記輪郭との接触の集合で、1つ以上の線を計算するステップ。
-前記計算された1つ以上の線の終点を特定するステップ。
-前記2つの終点に接する円であって前記位置の集合の中で決定された前記1つ以上の位置のうちの1つに存在する円の弧によって2つの終点を接続するステップ。
-輪郭をなぞるポリラインであってユーザ入力から決定された、前記輪郭から最大距離にあり、且つ、空のボリュームを表す前記表面にあるポリラインを計算するステップ。
-前記フライスツールの直径と等しい直径を備える円の曲率と等しい曲率で、前記ポリラインの線分の凸角を丸めるステップ。
-前記位相的に最適化された3Dオブジェクトが計算される設計空間を供給するステップ。
-設計意図に含まれる方向を設計空間上で特定するステップ。前記フライス加工方向は、設計意図に含まれる前記特定された方向である。
-前記位相的に最適化された3Dモデル化部品のテッセレーションであって、タイルサイズが前記フライスツールの前記パラメータによって限定されるテッセレーションを行うステップ。
-平面上のセルのグリッドであってグリッドセルサイズが前記フライスツールの前記パラメータによって限定されるグリッド上に、前記フライスツールの前記フライス加工方向に沿って、前記テッセレーションされた位相的に最適化された3Dモデル化部品の点を投影するステップ。
-前記グリッドのセルの第1のグループであって、それぞれのセルが、少なくとも1つの投影点を有し、且つ、1つ以上の輪郭を規定する前記第1のグループのセルに属する投影点を備えない少なくとも1つのセルを隣接セルとして有する、セルの第1のグループを特定するステップ。
-前記グリッドのセルの第2のグループであって、それぞれのセルが、少なくとも1つの投影点を有し、且つ、少なくとも1つの投影点をそれぞれ備える隣接セルであって少なくとも1つがセルの前記第1のグループに属する隣接セルを有する、セルの第2のグループを特定するステップ。
-前記位相的に最適化された3Dモデル化部品で占められるボリュームを表す表面として、1つ以上の輪郭によって画定され且つ前記第2のグループの少なくとも1つのセルを含むそれぞれの表面を決定するステップ。
-空のボリュームを表す表面として、1つ以上の輪郭によって画定され且つ前記第2のグループのセルを含まないそれぞれの表面を決定するステップ。
-前記新しい輪郭を有する前記シルエットから3Dボリュームを計算するステップ。
-1つ以上のさらなるフライス加工方向を選択するステップ。
-さらなるフライス加工方向のそれぞれに対して、各々の新しい輪郭を備えるシルエットを計算するステップ。および、
-さらなるフライス加工方向のそれぞれに対して計算されたそれぞれのシルエットから3Dボリュームを計算するステップ。
本方法を行うための命令を含むコンピュータプログラムがさらに提供される。
コンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体がさらに提供される。
メモリおよびグラフィカルユーザインタフェースに接続されたプロセッサを含むシステムであって、前記メモリには前記コンピュータプログラムが記録されているシステムがさらに提供される。
フライス作業によって部品を製造する方法であって、上記の方法によって設計された部品をフライス盤(milling machine)に供給するステップを含む方法が、さらに提供される。
CAMソリューションは、製品の製造データの管理に適している、ハードウェアのソフトウェア、任意のソリューションをさらに意味する。製造データは、通常、製造される製品、製造工程、および要求されるリソースに関するデータを含む。CAMソリューションは、製品の製造工程全体を計画し最適化するために使用される。例えば、それは、CAMユーザに、実現可能性、製造工程の期間、または、製造工程の特定のステップで使用されてもよい特定のロボットのようなリソースの数についての情報を提供することができ、その結果、管理または要求される投資に関する決定を可能にする。CAMは、CAD工程および潜在的なCAE工程の後に続く工程である。そのようなCAMソリューションは、登録商標DELMIAのもとでダッソー・システムズによって提供されている。
例において、輪郭に沿った円の途切れのない変位に対応する円の位置が決定されてもよい(S604)。これらの位置は、ステップS602において計算された位置の集合から決定される。円の途切れのない変位は、円が常に輪郭と接触する状態で、空のボリュームを表す表面の内側の閉じた軌道をなぞる。円の変位が、閉じた軌道をなぞるので、円の最初の位置と最後の位置とが互いに一致する。従って、輪郭に沿った円の途切れのない変位に対応する位置の集合は、位相的に最適化された3Dモデル化部品の構造を変更することなくフライス加工できる輪郭の境界を表す。
図9は、ステップS601~S610によって計算された新しい輪郭を有する、図8からのシルエットの一例を示す。図8の円122も、図9において同じ位置で表される。新しい輪郭123は、接触点Aと接触点Bとの間において、円122の弧と同じ曲率を有する。この例において、AおよびBは、異なる2つの線の終点である。図8における位置118の空のボリュームを表す表面も、図9において除去される。
Claims (16)
- フライス作業によって製造可能な部品を設計するためのコンピュータが実行する方法であって、
前記コンピュータが、位相的に最適化された3次元(3D)モデル化部品を供給するステップ(S10)と、
前記コンピュータが、前記位相的に最適化された3Dモデル化部品を包含する境界ボリュームを計算するステップ(S20)と、
前記コンピュータが、フライスツールのフライス加工方向を規定するステップ(S30)と、
前記コンピュータが、前記位相的に最適化された3Dモデル化部品のシルエットであって輪郭を含むシルエットを、前記フライス加工方向に従って計算する(S50)ステップと、
前記コンピュータが、前記フライスツールのパラメータに基づいて新しい輪郭を計算する(S60)ステップと
を含む方法。 - 前記シルエットを計算するステップはさらに、
前記位相的に最適化された3Dモデル化部品で占められるボリュームを表す表面と、前記位相的に最適化された3Dモデル化部品中の空のボリュームを表す表面とを分離する1つ以上の輪郭を前記シルエット上で特定するステップを含む
請求項1に記載の方法。 - 前記フライスツールの前記パラメータは前記フライスツールの直径である
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記新しい輪郭を計算するステップは、
前記フライスツールの直径と等しい直径を備え、空のボリュームを表す前記輪郭の前記表面のみにある円(S601)の位置の集合であって、前記円と前記輪郭との少なくとも1つの接触点があり、且つ、前記円の点は前記輪郭の外側にない円の位置の集合を計算すること(S602)を含む
請求項2と結合された請求項3に記載の方法。 - 前記新しい輪郭を計算するステップは、
前記位置の集合の中で、前記輪郭に沿った前記円の途切れのない変位に対応する前記円の1つ以上の位置を決定するステップ(S604)と、
前記位置の集合の中で決定された前記1つ以上の位置のそれぞれにおける前記円と前記輪郭との接触の集合で、1つ以上の線を計算するステップ(S606)と
をさらに含む請求項4に記載の方法。 - 前記新しい輪郭を計算するステップは、
前記計算された1つ以上の線の終点を特定するステップ(S608)と、
前記2つの終点に接する円であって前記位置の集合の中で決定された前記1つ以上の位置のうちの1つに存在する円の弧によって2つの終点を接続するステップ(S610)と
をさらに含む請求項5に記載の方法。 - 前記新しい輪郭を計算するステップは、
輪郭をなぞるポリラインであって、ユーザ入力から決定された、前記輪郭からの最大距離にあり、且つ、空のボリュームを表す前記表面にあるポリラインを計算するステップと、
前記フライスツールの直径と等しい直径を備える円の曲率と等しい曲率で、前記ポリラインの線分の凸角を丸めるステップと
をさらに含む、請求項2~6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記フライスツールのフライス加工方向を規定するステップは、
前記位相的に最適化された3Dオブジェクトが計算される設計空間を供給するステップと、
設計意図に含まれる方向を設計空間上で特定するステップと
を含み、
前記フライス加工方向は、設計意図に含まれる前記特定された方向である
請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記1つ以上の輪郭を前記シルエット上で特定するステップは、
前記位相的に最適化された3Dモデル化部品のテッセレーションであって、タイルサイズが前記フライスツールの前記パラメータによって限定されるテッセレーションを行うステップと、
平面上のセルのグリッドであってグリッドセルサイズが前記フライスツールの前記パラメータによって限定されるグリッド上に、前記フライスツールの前記フライス加工方向に沿って、前記テッセレーションされた位相的に最適化された3Dモデル化部品の点を投影するステップと、
前記グリッドのセルの第1のグループであって、それぞれのセルが、少なくとも1つの投影点を有し、且つ、1つ以上の輪郭を規定する前記第1のグループのセルに属する投影点を備えない少なくとも1つのセルを隣接セルとして有する、セルの第1のグループを特定するステップと
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記1つ以上の輪郭によって画定される前記表面が、前記位相的に最適化された3Dモデル化部品によって占められるボリュームを表すか、または、空のボリュームを表すかを決定するステップは、
前記グリッドのセルの第2のグループであって、それぞれのセルが、少なくとも1つの投影点を有し、且つ、少なくとも1つの投影点をそれぞれ備える隣接セルであって少なくとも1つがセルの前記第1のグループに属する隣接セルを有する、セルの第2のグループを特定するステップと、
前記位相的に最適化された3Dモデル化部品で占められるボリュームを表す表面として、1つ以上の輪郭によって画定され且つ前記第2のグループの少なくとも1つのセルを含むそれぞれの表面を決定するステップと、
空のボリュームを表す表面として、1つ以上の輪郭によって画定され且つ前記第2のグループのセルを含まないそれぞれの表面を決定するステップと
を含む、請求項9に記載の方法。 - 前記位相的に最適化された3Dモデル化部品を包含する前記境界ボリュームは、
前記境界ボリュームの向きのユーザ選択、
前記位相的に最適化された3Dモデル化部品の軸系、
前記位相的に最適化された3Dモデル化部品が置かれる3Dシーンの全軸系、または、
前記位相的に最適化された3Dモデル化部品の慣性行列から計算される前記位相的に最適化された3Dモデル化部品の物理的性質、のうちの1つを用いて配向される
請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記コンピュータが、前記新しい輪郭を有する前記シルエットから3Dボリュームを計算するステップ(S70)
をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記コンピュータが、1つ以上のさらなるフライス加工方向を選択するステップと、
前記コンピュータが、さらなるフライス加工方向のそれぞれに対して、各々の新しい輪郭を備えるシルエットを計算するステップと、
前記コンピュータが、さらなるフライス加工方向のそれぞれに対して計算されたそれぞれのシルエットから3Dボリュームを計算するステップと、
を含む、請求項12に記載の方法。 - コンピュータに、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法を実行させるための命令を含むコンピュータプログラム。
- 請求項14に記載のコンピュータプログラムを記憶するメモリに接続され、前記コンピュータプログラムにより動作させられるプロセッサを含むシステム。
- 請求項1~13のいずれか一項に従って設計された部品をフライス盤へ供給するステップ
を含む、フライス作業によって部品を製造する方法。
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