JPH04175905A - 数値制御装置 - Google Patents
数値制御装置Info
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- JPH04175905A JPH04175905A JP2305504A JP30550490A JPH04175905A JP H04175905 A JPH04175905 A JP H04175905A JP 2305504 A JP2305504 A JP 2305504A JP 30550490 A JP30550490 A JP 30550490A JP H04175905 A JPH04175905 A JP H04175905A
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- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
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- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/34—Director, elements to supervisory
- G05B2219/34141—B-spline, NURBS non uniform rational b-spline
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、工作機械あるいはロボットの制御を行う数値
制御装置に関するものである。
制御装置に関するものである。
［従来の技術］
従来技術として、″数値制御機械のプログラミング、Ａ
、Ｄ 、ロバート／Ｒ，Ｃ，プレティス著、渡辺−司
訳、東洋経済新報社、昭和４７年発行”にあるように数
値制御装置への指令値は、Ｇコードという機械の指令値
を与えることにより制御していた。Ｇコードの移動指令
は基本的には直線（Ｇｏｌ）と円弧（Ｇ０２あるいはＧ
Ｏ３）である。
、Ｄ 、ロバート／Ｒ，Ｃ，プレティス著、渡辺−司
訳、東洋経済新報社、昭和４７年発行”にあるように数
値制御装置への指令値は、Ｇコードという機械の指令値
を与えることにより制御していた。Ｇコードの移動指令
は基本的には直線（Ｇｏｌ）と円弧（Ｇ０２あるいはＧ
Ｏ３）である。
このような移動指令方式においては、直線や円弧で表現
できないような曲線の補間には微小線分で予めそれらを
近似しておき、それをＮＣテーブあるいはハードディス
クに中間媒体として蓄えておき、それを数値制御装置に
かけて工作機械などを動作させてい゛た。
できないような曲線の補間には微小線分で予めそれらを
近似しておき、それをＮＣテーブあるいはハードディス
クに中間媒体として蓄えておき、それを数値制御装置に
かけて工作機械などを動作させてい゛た。
［発明が解決しようとする課題］
以上のような従来の方式では、中間媒体において多量の
微小線分データにいったん変換するため、ＮＣテープあ
るいはディスクメモリが多量に必要になるという問題が
ある。また、微小線分データを数値制御装置に転送する
際にデータ量が多いため、その通信のオーバーヘッドに
より高速に工作機械を制御することができなくなるとい
う問題点があった・ ［１ｌｌ１題を解決するための手段］ 本発明に係る数値制御装置は工作機械あるいはロボット
を移動させる際に、非一様有理化Ｂスプライン（Ｎｏｎ
Ｕｎｉｆｏｒｍｅｄ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−ｓｐｌ
ｉｎｅ以下、ＮＵＲＢＳと略す）より表現された位置指
令値を入力する手段と、上記位置指令値の媒介変数を変
化させて、微小線分により近似する非一様有理化Ｂスプ
ライン補間する手段を有している。
微小線分データにいったん変換するため、ＮＣテープあ
るいはディスクメモリが多量に必要になるという問題が
ある。また、微小線分データを数値制御装置に転送する
際にデータ量が多いため、その通信のオーバーヘッドに
より高速に工作機械を制御することができなくなるとい
う問題点があった・ ［１ｌｌ１題を解決するための手段］ 本発明に係る数値制御装置は工作機械あるいはロボット
を移動させる際に、非一様有理化Ｂスプライン（Ｎｏｎ
Ｕｎｉｆｏｒｍｅｄ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−ｓｐｌ
ｉｎｅ以下、ＮＵＲＢＳと略す）より表現された位置指
令値を入力する手段と、上記位置指令値の媒介変数を変
化させて、微小線分により近似する非一様有理化Ｂスプ
ライン補間する手段を有している。
［作用コ
本発明においては、非一様有理化Ｂスプライン（ＮＵＲ
ＢＳ）より表現された位置指令値を直接入力しその指令
値を基に数値制御を行うことが可能となる。
ＢＳ）より表現された位置指令値を直接入力しその指令
値を基に数値制御を行うことが可能となる。
［実施例］
以下、本発明の数値制御装置の一実施例について図に基
づき説明する。
づき説明する。
非一様有理化Ｂスプライン（Ｎｏｎ Ｕｎｉｆｏｒｍｅ
ｄ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ、すなわちＮ
ＵＲＢＳ）は、直線・円弧・楕円などが表現できる制御
点を使って媒介変数により表現されるスプラインである
。その曲線は次式により表現される。
ｄ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ、すなわちＮ
ＵＲＢＳ）は、直線・円弧・楕円などが表現できる制御
点を使って媒介変数により表現されるスプラインである
。その曲線は次式により表現される。
ｉ＝１
ここで、Ｐｊは制御点、ｔは所定の範囲ａＳｔＳｂを定
義域とするパラメータ、ｎは制御点数、ｋ−１は階数、
Ｎｉ、ｋ（ｔ）はＢ−スプライン関数、ｗｊは各制御点
に付加された重みである。
義域とするパラメータ、ｎは制御点数、ｋ−１は階数、
Ｎｉ、ｋ（ｔ）はＢ−スプライン関数、ｗｊは各制御点
に付加された重みである。
Ｎ ｘ ｐ ｋ （ｔ ）はパラメータおよびノットベ
クトルから求められる。すなわち、Ｎ ｘ ＊ ｋ （
ｔ ）はＮｉ、ｋ（ｔ）＝ （ｔ−ｔｉ） ／ （ｔｉ＋に−１−ｔｉ） Ｎｉ、に
〜１（ｔ）＋（ｔｊ＋に−ｔ） ／ （ｔｉ＋に−
ｔｉｌｌ） Ｎｉ＋ｌ、に−１（ｔ）と再帰的に定義
される。ただし、 Ｎｉ、１ （ｔ） 〜１ （ｔｉ：１ｉｉｔ：１ｉｔ
ｉ＋１）Ｎｉ、１（ｔ）＝Ｏ（それ以外） であり、０１０＝Ｏとする。
クトルから求められる。すなわち、Ｎ ｘ ＊ ｋ （
ｔ ）はＮｉ、ｋ（ｔ）＝ （ｔ−ｔｉ） ／ （ｔｉ＋に−１−ｔｉ） Ｎｉ、に
〜１（ｔ）＋（ｔｊ＋に−ｔ） ／ （ｔｉ＋に−
ｔｉｌｌ） Ｎｉ＋ｌ、に−１（ｔ）と再帰的に定義
される。ただし、 Ｎｉ、１ （ｔ） 〜１ （ｔｉ：１ｉｉｔ：１ｉｔ
ｉ＋１）Ｎｉ、１（ｔ）＝Ｏ（それ以外） であり、０１０＝Ｏとする。
したがって、非一様有理化Ｂスプラインを定義するには
、その階数、＠脚点数、制御点座標値、重みデータおよ
びノットベクトルを入力する必要がある。
、その階数、＠脚点数、制御点座標値、重みデータおよ
びノットベクトルを入力する必要がある。
第１図は本発明の一実施例を説明するための図である。
数値制御装置はＰｌのようにＮＣデータを読み取るが、
ｌブロックをまず読み込み、データがある場合は、Ｐ３
のようにそのデータがスプライン補間であるかあるいは
従来のコードであるかを判定する。 ＧＯＩ、ＧＯ２
，ＧＯ３のような従来のコードの場合はＰ４において従
来の直線あるいは円弧補間を行う。スプライン補間コー
ドであると判定された場合は、Ｐ５のようにスプライン
補間を行う。
ｌブロックをまず読み込み、データがある場合は、Ｐ３
のようにそのデータがスプライン補間であるかあるいは
従来のコードであるかを判定する。 ＧＯＩ、ＧＯ２
，ＧＯ３のような従来のコードの場合はＰ４において従
来の直線あるいは円弧補間を行う。スプライン補間コー
ドであると判定された場合は、Ｐ５のようにスプライン
補間を行う。
第２図は本発明の一実施例のスプライン補間処理部分を
説明するための図である。読み込んだデータが階数の入
力か（Ｓｌ）、制御点数の入力か（Ｓｌ）、ノットベク
トルの入力か（Ｓ３）、 ＩＩＩ御点の入力か（Ｓ４
）を判定する。そして１階数入力の場合は、階数値を読
み込み内部データとして取り込む（Ｓ５）。 制御点数
入力の場合はその制御点を読み内部データとして取り込
む。ノットベクトルの入力の場合は、ノットベクトルを
読み込み内部データとして取り込む（Ｓ８）。 この際
、ノットベクトルの要素数は内部データの階数値十制御
点数だけ読み込む。制御点データ入力の場合は、Ｓ８に
おいて制御点データ（三次元座標値および重み）を以前
に読み込んだ制御点数だけ読み込む。そして階数値、制
御点数、ノットベクトル、制御点データを基にスプライ
ン曲線を発生させる（Ｓ９）、 このときパラメータ
をノットベクトルの最初の要素の値から最後の要素の値
まで変化させ、求められる微小線分による近似で曲線補
間を実現する。
説明するための図である。読み込んだデータが階数の入
力か（Ｓｌ）、制御点数の入力か（Ｓｌ）、ノットベク
トルの入力か（Ｓ３）、 ＩＩＩ御点の入力か（Ｓ４
）を判定する。そして１階数入力の場合は、階数値を読
み込み内部データとして取り込む（Ｓ５）。 制御点数
入力の場合はその制御点を読み内部データとして取り込
む。ノットベクトルの入力の場合は、ノットベクトルを
読み込み内部データとして取り込む（Ｓ８）。 この際
、ノットベクトルの要素数は内部データの階数値十制御
点数だけ読み込む。制御点データ入力の場合は、Ｓ８に
おいて制御点データ（三次元座標値および重み）を以前
に読み込んだ制御点数だけ読み込む。そして階数値、制
御点数、ノットベクトル、制御点データを基にスプライ
ン曲線を発生させる（Ｓ９）、 このときパラメータ
をノットベクトルの最初の要素の値から最後の要素の値
まで変化させ、求められる微小線分による近似で曲線補
間を実現する。
第３図は以上のような本発明の一実施例の構成において
、その動作を具体的に説明するための図である。シーケ
ンスナンバー００１から００３までは従来の直線・円弧
コードが書かれており、本発明の数値制御装置において
は従来コードは従来の補間方法で処理が行われる。シー
ケンスナンバ′ ００４では、非一様有理Ｂスプライ
ンの階数および制御点数を設定している。この設定の指
定は、Ｇ７０．０ を読み込むとその１ブロツクは設
定変更を意味する。このように本発明においては記号に
よって非一様有理Ｂスプラインの設定を変更する。その
ブロック中の記号（Ｍ）は次の続く数字が階数であるこ
とを意味し、記号（Ｎ）は次に続く数字が制御点数を意
味している。シーケンスナンバ００５ではＧ ７０．０
が最初にあり、そのブロックが非一様有理Ｂスプライ
ンの設定ブロックであることを意味している。ここで用
いられている記号（Ｋ）はノットベクトルの設定を意味
し、以後続く数値を読み込んで内部ノットベクトルとし
て取り込む。ノットベクトルの要素数は階数子制御点数
でありこの数だけ読み込むことになる。
、その動作を具体的に説明するための図である。シーケ
ンスナンバー００１から００３までは従来の直線・円弧
コードが書かれており、本発明の数値制御装置において
は従来コードは従来の補間方法で処理が行われる。シー
ケンスナンバ′ ００４では、非一様有理Ｂスプライ
ンの階数および制御点数を設定している。この設定の指
定は、Ｇ７０．０ を読み込むとその１ブロツクは設
定変更を意味する。このように本発明においては記号に
よって非一様有理Ｂスプラインの設定を変更する。その
ブロック中の記号（Ｍ）は次の続く数字が階数であるこ
とを意味し、記号（Ｎ）は次に続く数字が制御点数を意
味している。シーケンスナンバ００５ではＧ ７０．０
が最初にあり、そのブロックが非一様有理Ｂスプライ
ンの設定ブロックであることを意味している。ここで用
いられている記号（Ｋ）はノットベクトルの設定を意味
し、以後続く数値を読み込んで内部ノットベクトルとし
て取り込む。ノットベクトルの要素数は階数子制御点数
でありこの数だけ読み込むことになる。
シーケンスナンバ００６はＧ７０．１ が最初にあり
、制御点データが以降定義されていることを意味してい
る。記号（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）は三次元データであり記号
（Ｗ）はその点における重み値を意味している。本発明
の数値制御装置においては、以後続くの制御点数分のブ
ロックを読み込み、これをもとにして非一様有理Ｂスプ
ライン曲線の補間を行う。シーケンスナンバ００７も非
一様有理Ｂスプライン曲線による移動指令である。シー
ケンスナンバ００８は従来のＧコードである。
、制御点データが以降定義されていることを意味してい
る。記号（Ｘ）（Ｙ）（Ｚ）は三次元データであり記号
（Ｗ）はその点における重み値を意味している。本発明
の数値制御装置においては、以後続くの制御点数分のブ
ロックを読み込み、これをもとにして非一様有理Ｂスプ
ライン曲線の補間を行う。シーケンスナンバ００７も非
一様有理Ｂスプライン曲線による移動指令である。シー
ケンスナンバ００８は従来のＧコードである。
このように本発明の数値制御装置によれば、従来の移動
指令コードと混在でき非一様有理化Ｂスプラインを定義
することができる。また、非一様有理化Ｂスプラインの
補間機能をＮＣ内に持っており、従来のように大量の微
小線分を作成し数値制御装置に流し込むという手間が必
要なくなる。
指令コードと混在でき非一様有理化Ｂスプラインを定義
することができる。また、非一様有理化Ｂスプラインの
補間機能をＮＣ内に持っており、従来のように大量の微
小線分を作成し数値制御装置に流し込むという手間が必
要なくなる。
そして、非一様有理化Ｂスプラインは形状表現性に優れ
ているため、従来に数値制御装置に比較して複雑な形状
の加工がしやすくなる長所がある。
ているため、従来に数値制御装置に比較して複雑な形状
の加工がしやすくなる長所がある。
［発明の効果］
本発明においては、非一様有理化Ｂスプライン（ＮＵＲ
ＢＳ）より表現された位置指令値を直接入力しその指令
値を基に数値制御を行うことが可能となる。これにより
、従来システムのように大量の中間媒体を必要とするこ
となく、工作機械あるいはロボットを高速に制御するこ
とが可能である。
ＢＳ）より表現された位置指令値を直接入力しその指令
値を基に数値制御を行うことが可能となる。これにより
、従来システムのように大量の中間媒体を必要とするこ
となく、工作機械あるいはロボットを高速に制御するこ
とが可能である。
さらに、非一様有理化Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）−は
様々な形状が統一的に表現されるから従来の方式に比較
して、数値制御装置側で制御可能な移動パターンを大幅
に増やすことが可能となる。
様々な形状が統一的に表現されるから従来の方式に比較
して、数値制御装置側で制御可能な移動パターンを大幅
に増やすことが可能となる。
また、本発明の数値制御装置においては、従来のＥＩＡ
やＩＳＯコードと混在して使用できるメリットもある。
やＩＳＯコードと混在して使用できるメリットもある。
第１図および第２図は本発明の数値制御装置の内部処理
構成図、第３図は本発明の数値制御装置の動作を説明す
るための説明図である。 図において、 （Ｐｌ）から（Ｐ５）は各処理の流れ、
（Ｓｌ）から（Ｓ９）はスプライン処理の流れである。
構成図、第３図は本発明の数値制御装置の動作を説明す
るための説明図である。 図において、 （Ｐｌ）から（Ｐ５）は各処理の流れ、
（Ｓｌ）から（Ｓ９）はスプライン処理の流れである。
Claims (3)
- （１）工作機械あるいはロボットを移動制御させるため
に、非一様有理化Ｂスプラインより表現された位置指令
値を入力する手段と、上記位置指令値の媒介変数を変化
させて、微小線分により近似する非一様有理化Ｂスプラ
イン補間手段とを有することを特徴とする数値制御装置
。 - （２）位置指令値を入力する手段が非一様有理化Ｂスプ
ラインの階数、制御点数、制御点座標値、重みデータを
入力する際に、各々のデータに先行して入力する記号に
よりそれらを区別し、階数、制御点数およびノットベク
トルを一度入力したら以後再度それらを入力するまでは
以降の制御点座標値、重みデータはその階数、制御点数
およびノットベクトルを基にして位置指令値を入力する
ことを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の数値制御
装置。 - （３）ＥＩＡあるいはＩＳＯによる既存のＮＣデータコ
ードと非一様有理化Ｂスプラインのデータコードを混在
して入力し予め決められた記号によりそれらを区別して
入力することを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の
数値制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305504A JP2718260B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 数値制御装置 |
| US07/786,066 US5227978A (en) | 1990-11-08 | 1991-10-31 | Numerical control device with rational b-spline interpolator |
| DE4136843A DE4136843A1 (de) | 1990-11-08 | 1991-11-08 | Numerische steuereinrichtung zur steuerung einer effektormaschine wie einer werkzeugmaschine oder eines roboters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305504A JP2718260B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 数値制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04175905A true JPH04175905A (ja) | 1992-06-23 |
| JP2718260B2 JP2718260B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=17945953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2305504A Expired - Lifetime JP2718260B2 (ja) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | 数値制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5227978A (ja) |
| JP (1) | JP2718260B2 (ja) |
| DE (1) | DE4136843A1 (ja) |
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| GB2378433A (en) * | 2001-06-08 | 2003-02-12 | Quin Systems Ltd | A robotic device |
| JP2003533810A (ja) * | 2000-05-16 | 2003-11-11 | ブリガム・ヤング・ユニバーシティ | 機械加工データの直接転送を用いた工作機械の制御方法及びシステム |
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| EP0706103B1 (de) * | 1994-10-06 | 1999-11-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur numerischen Bahnsteuerung von Werkzeugmaschinen oder Robotern |
| JP2933119B2 (ja) * | 1995-05-09 | 1999-08-09 | ファナック株式会社 | 数値制御装置 |
| EP0751447B1 (de) * | 1995-06-26 | 2001-12-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Numerisches Steuerverfahren |
| US5726896A (en) * | 1995-08-30 | 1998-03-10 | University Of Utah Research Foundation | Method and system for spline interpolation, and their use in CNC |
| DE19646772C2 (de) * | 1996-11-13 | 2000-08-24 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine |
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| JPH10254526A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Toshiba Mach Co Ltd | 数値制御装置 |
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| JPS59172008A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置 |
| JPS60107106A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-12 | Mitsubishi Electric Corp | 曲線補間装置 |
| JPH0236406A (ja) * | 1988-07-26 | 1990-02-06 | Toyoda Mach Works Ltd | スプライン補間機能を有するｎｃ装置 |
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-
1990
- 1990-11-08 JP JP2305504A patent/JP2718260B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-10-31 US US07/786,066 patent/US5227978A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-08 DE DE4136843A patent/DE4136843A1/de not_active Ceased
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