JPH04302004A

JPH04302004A - Ｃａｄシステムにおける表示図形選択方法

Info

Publication number: JPH04302004A
Application number: JP3066404A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoshinaga; 好長　憲二; Akihiro Hayashi; 朗弘林; Toshifumi Satake; 佐竹　利文; Yutaka Kamata; 豊鎌田; Kunihiko Noda; 邦彦野田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1992-10-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画面上に表示された図
形を構成する各線分より、ポインティングデバイスを用
いて所望の線分を選択するＣＡＤシステムにおける表示
図形選択方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＣＡＤシステムを用いて製品の形
状データを作成したり、あるいは、ＮＣ工作機械におけ
るＮＣプログラムを作成することが行われている。例え
ば、ＮＣプログラムを作成する場合、画面上に所望の工
具経路を表示して行き、この工具経路に関するデータに
対して所定の処理を施すことでＮＣプログラムを得てい
る。

【０００３】ところで、ＮＣプログラムの作成中におい
て、工具経路の変更、修正等を希望する場合がある。Ｃ
ＡＤシステムでは、このような場合に、マウス等のポイ
ンティングデバイスを用いて所望の工具経路を指示し、
この工具経路に対して変更、修正等の処理を施すことが
できるのが一般的である。

【０００４】ここで、所望の工具経路を指示する具体的
な方法として、表示画面の制御を独立のハードウエアで
行う場合と、表示画面のピクセル値情報を記憶して保持
し、ポインティングデバイスによるカーソル位置に最も
近い工具経路をソフトウエアによって選択する場合とが
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ハードウエアによって
工具経路を選択する場合、既存のＣＡＤシステムに対し
て、さらに表示画面を制御するためのプロセッサを準備
しなければならない。従って、ＣＡＤシステムの可搬性
が低下し、また、ハードウエアの新規追加による費用の
高騰を招く、という不都合が生じる。

【０００６】一方、ソフトウエアによって工具経路を選
択する場合、例えば、画面上のピクセル毎に該当する線
分の諸情報を持たせ、各ピクセルとポインティングデバ
イスによるカーソル位置との間で所定の演算処理を行う
ことで工具経路を選択する。この場合、ＣＡＤシステム
の可搬性については不都合が生じないが、所望の工具経
路を的確に選択するため演算処理に長時間を要するとと
もに、相当な記憶領域が必要となる問題がある。

【０００７】そこで、本発明は、前記の不都合に鑑みな
されたものであって、演算処理のための記憶領域を必要
最小限とし、効率的に演算処理を行って所望の線分を的
確に選択することのできるＣＡＤシステムにおける表示
図形選択方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、画面上に表示された図形を構成する各
線分より、ポインティングデバイスを用いて所望の線分
を選択するＣＡＤシステムにおける表示図形選択方法に
おいて、線分を延長してなる仮想延長部分を含む線分上
に、前記ポインティングデバイスによる指示点から垂直
線を下ろし、前記線分に対する垂直線の交点と前記指示
点との間の距離を算出する第１の過程と、前記距離が所
定の範囲内にあるか否かを判定する第２の過程と、第２
の過程において、前記距離が所定の範囲内にあると判定
された際、前記交点が前記仮想延長部分を除く実線分上
にあるか否かをパラメータ空間上で判定する第３の過程
と、第３の過程において、前記交点が前記実線分上にあ
る場合には、当該距離を当該実線分に対する最小距離と
し、実線分上にない場合には、当該実線分の始点または
終点までの距離を最小距離として設定する第４の過程と
、第１乃至第４の過程を各線分に対して実行し、得られ
た各線分の最小距離のうちから、最小となる距離を有す
る線分を所望の線分として選択する第５の過程と、から
なることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明に係るＣＡＤシステムにおける表示図形
選択方法では、画面上に表示された図形を構成する所望
の線分に近接して、ポインティングデバイスにより指示
点を設定する。一方、当該システムでは、前記指示点と
、各線分を延長してなる仮想延長部分を含む線分との間
の距離を算出し、この距離が所定の範囲内にあるか否か
を判定する。次に、前記判定結果が線分の仮想部分に対
するものか否かをパラメータ空間上において判定し、仮
想部分に対するものである場合には、当該線分の始点ま
たは終点までの距離をこの線分までの距離とする。そし
て、これらの距離データを全線分において比較し、最小
距離となる線分を所望の線分として選択する。

【００１０】

【実施例】本発明に係るＣＡＤシステムにおける表示図
形選択方法について、実施例を挙げ、添付の図面を参照
しながら以下詳細に説明する。

【００１１】図１は、横型マシニングセンタであるＮＣ
工作機械１０を制御する数値制御装置１２を示す。この
数値制御装置１２においてＮＣプログラムが作成され、
且つ、本実施例の表示図形選択方法が実施される。

【００１２】ＮＣ工作機械１０は、基台１１と、基台１
１上をＸ方向に変位可能なテーブル１４と、テーブル１
４上をＺ方向に変位可能なコラム１６と、コラム１６の
前面をＹ方向に変位可能なスピンドルユニット１８とを
備えた３軸工作機械であり、前記スピンドルユニット１
８のスピンドル２０に軸支された工具２１によってワー
クＷの加工を行う。

【００１３】一方、数値制御装置１２は、前記ＮＣ工作
機械１０をＮＣプログラムに従って駆動制御するもので
あり、その要部は図２に示すように構成される。すなわ
ち、数値制御装置１２は、ＮＣ工作機械１０を制御する
ためのＣＰＵ２４と、ＣＰＵ２４のためのシステムプロ
グラムおよびＮＣプログラムを格納するＲＯＭ／ＲＡＭ
２６と、ＮＣプログラムを作成するためのＣＰＵ２８と
、ＣＰＵ２８のためのシステムプログラムおよびＮＣプ
ログラムを格納するＲＯＭ／ＲＡＭ２９と、機械制御部
３０と、表示制御部３２と、キーボードインタフェース
３４と、デバイスインタフェース３５とを備える。機械
制御部３０は、ＣＰＵ２４からの指示に基づきＮＣ工作
機械１０を駆動制御するとともに、ＮＣ工作機械１０か
らの駆動状態信号を受信し、状態データとして前記ＣＰ
Ｕ２４に転送する。表示制御部３２は、ＣＲＴディスプ
レイ３６の制御を行う。この場合、ＣＲＴディスプレイ
３６は、例えば、駆動中のＮＣ工作機械１０の状態を表
示し、あるいは、後述するＮＣプログラムの作成画面を
表示する。キーボードインタフェース３４は、数値制御
装置１２のキーボード３８の入出力制御を行う。デバイ
スインタフェース３５は、ＣＲＴディスプレイ３６にお
けるカーソルの位置設定を行うジョイスティック等のポ
インティングデバイス３９の入出力制御を行う。

【００１４】本実施例に係る数値制御装置１２は、基本
的には以上のように構成されるものであり、次に、この
数値制御装置１２を用いたＮＣプログラムの作成方法お
よびＮＣ工作機械１０の制御方法を説明する。

【００１５】ＮＣプログラム作成者は、例えば、ワーク
Ｗの最終形状に係るデータをＣＲＴディスプレイ３６に
表示された指示に従ってキーボード３８より入力する。このデータは、キーボードインタフェース３４を介して
ＣＰＵ２８に転送される。ＣＰＵ２８は、前記データに
従い、ワークＷを所望の形状とすべく工具経路を設定し
、これをＲＯＭ／ＲＡＭ２９に工具経路データとして格
納するとともに、ＣＲＴディスプレイ３６に表示する。次いで、前記表示された工具経路が所望のものである場
合において、ＣＰＵ２８は、この工具経路に係るデータ
をＮＣプログラムに変換してＲＯＭ／ＲＡＭ２６に格納
する。

【００１６】一方、ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ／ＲＡＭ２６
に格納されたＮＣプログラムに従い、機械制御部３０を
介してスピンドルユニット１８を制御し、ワークＷに対
して所望の加工を行う。

【００１７】次に、ＮＣプログラム作成者が、ＣＲＴデ
ィスプレイ３６に表示された工具経路を変更あるいは修
正する場合について図３に示すフローチャートに基づき
説明する。

【００１８】この場合、例えば、図４に示すように、直
線の線分で構成される工具経路のうち、始点Ｐｓ　、終
点Ｐｅ　間の工具経路ＣＬｓ　を選択するものとし、こ
の選択に際してカーソルの指示点をＰとした場合につい
て以下説明する。なお、カーソルの指示点Ｐには、半径
ｒの検知範囲が設定されており、この検知範囲内に工具
経路ＣＬｓ　がない場合には当該工具経路ＣＬｓ　を選
択しないものとする。

【００１９】ＮＣプログラム作成者は、ポインティング
デバイス３９を操作してカーソルをＣＲＴディスプレイ
３６上で移動させ、修正等の対象とする工具経路ＣＬｓ
　の近傍に指示点Ｐを設定する。ＣＰＵ２８は、デバイ
スインタフェース３５からの指示点Ｐに関するデータと
、ＲＯＭ／ＲＡＭ２９に格納された工具経路ＣＬｓ　を
含む全ての線分データとから以下の演算処理を行う。

【００２０】先ず、図４の破線で示すように、工具経路
ＣＬｓ　を延長してなる仮想延長部分を含む線分と指示
点Ｐとの間の距離Ｒを求める（ステップＳ１）。この距
離Ｒは、指示点Ｐから線分に対して垂直線を下ろし、そ
の交点Ｐｎ　と前記指示点Ｐとの間の距離として求める
ことができる。

【００２１】次に、ステップＳ１で求めた距離Ｒが指示
点Ｐに設定された半径ｒの検知範囲内にあるか否かをそ
の大小比較によって判定する（ステップＳ２）。この場
合、Ｒ＜ｒであれば指示点Ｐが当該線分の近傍にあるも
のと判定される。

【００２２】ところで、ステップＳ２の条件を満足して
いる場合であっても、交点Ｐｎ　が図４に示すように工
具経路ＣＬｓ　の仮想延長部分にある場合には、この判
定は不適当である。そこで、ステップＳ３において、パ
ラメータ空間上で交点Ｐｎ　の適否を算定する。

【００２３】この適否の算定は、工具経路ＣＬｓ　の始
点Ｐｓ　および終点Ｐｅ　のＸ座標またはＹ座標を用い
て行うことができる。例えば、始点Ｐｓ　のＸ座標をＸ
１　、終点Ｐｅ　のＸ座標をＸ０　、交点Ｐｎ　のＸ座
標をＸｎ　とすると、前記適否の判定は、ｔ＝（Ｘｎ　−Ｘ０　）／（Ｘ１　−Ｘ０　）…（１）
となるパラメータｔの正負によって判定することができ
る。この場合、０＜ｔ＜１であれば、交点Ｐｎ　は工具
経路ＣＬｓ　の仮想延長部分上にあり、また、ｔ＜０あ
るいはｔ＞１であれば、交点Ｐｎ　は工具経路ＣＬｓ　
上にあるものと判定される（ステップＳ４）。

【００２４】このように、パラメータ空間を用いること
により、交点Ｐｎ　の適否を容易且つ迅速に算定するこ
とができる。

【００２５】次に、前記のステップＳ４での判定結果に
基づき、交点Ｐｎ　が工具経路ＣＬｓ　上にある場合に
は、指示点Ｐと交点Ｐｎ　との間の距離を工具経路ＣＬ
ｓ　までの最小距離として設定する（ステップＳ５）。また、交点Ｐｎ　が工具経路ＣＬｓ　上にない場合には
、指示点Ｐと始点Ｐｓ　または終点Ｐｅ　のうちの近い
方との間の距離を最小距離として設定する（ステップＳ
６）。

【００２６】以上の処理を各線分に対して行い、全線分
の処理が終了した後（ステップＳ７）、各最小距離のデ
ータを比較し、その中で最小となるデータに係る線分を
修正等の対象とする所望の工具経路ＣＬｓ　として選択
する（ステップＳ８）。

【００２７】以上、工具経路ＣＬｓ　が直線の場合につ
いて説明したが、円弧および自由曲線の場合においても
パラメータ空間上で所望の線分の選択決定を行うことが
できる。

【００２８】例えば、図５に示す工具経路ＣＬｃ　にお
いて、円弧の始点Ｐｓ　、終点Ｐｅ　、中心点Ｐｃ　、
線分ベクトルＰｓ　Ｐｃ　と線分ベクトルＰｅ　Ｐｃ　
との開き角度をθ１　、線分ベクトルＰｓ　Ｐｃ　と線
分ベクトルＰＰｃ　との開き角度をθ２　とした場合、
各開き角度θ１　およびθ２　は、　　θ１　＝ｓｉｎ−１｛（Ｐｓ　Ｐｃ　×Ｐｅ　Ｐｃ
　）／｜Ｐｓ　Ｐｃ　｜・｜Ｐｅ　Ｐｃ　｜｝　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（２）　　θ２　＝ｓｉｎ−１｛（Ｐｓ　Ｐｃ　
×ＰＰｃ　）／｜Ｐｓ　Ｐｃ　｜・｜ＰＰｃ　｜｝　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　…（３）となる。そこで、これらの開き角度θ
１　およびθ２　を比較し、０＜θ２　＜θ１　の場合
には、交点Ｐｎ　が工具経路ＣＬｃ　上にあり、θ２　
＜０またはθ２　＞θ１　の場合には、交点Ｐｎ　が工
具経路ＣＬｃ　上にないと判定することができる。

【００２９】また、図６に示す工具経路ＣＬｆ　におい
て、自由曲線ベクトルをＰ（ｔ）として、

【００３０】

【数１】

【００３１】と設定する。ここで、

【００３２】

【数２】

【００３３】ただし、ベクトルＱ（ｔ）およびそれを微
分したベクトルは自由曲線の始点および終点における位
置ベクトルおよび接線ベクトルを示すものとする。この
場合、指示点Ｐから自由曲線である工具経路ＣＬｆ　に
下ろした垂直線の交点Ｐｎ　に対するパラメータｔｎ　
が前記工具経路ＣＬｆ　のパラメータｔ内にあるか否か
によって判定することができる。

【００３４】なお、工具経路ＣＬｆ　に対する交点Ｐｎ
　は、以下のようにして求めることができる。先ず、工
具経路ＣＬｆ　上の任意点Ｐ１　から指示点Ｐに対する
ベクトルを求め、そのベクトルと任意点Ｐ１　の接線ベ
クトルの外積より角度θを求める。この角度θが９０°
であれば任意点Ｐ１　が求める交点Ｐｎ　となる。角度
θが９０°でない場合には、ベクトルＰ１　Ｐと任意点
Ｐ１　の接線ベクトルとの内積をとり、次の点Ｐ２　を
求める。この作業を繰り返し行うことにより所望の交点
Ｐｎ　を求めることができる。

【００３５】以上のようにして、直線、円弧および自由
曲線に対して、指示点Ｐが最も近接する工具経路を選択
することができる。この場合、ＮＣプログラム作成者が
欲しない工具経路を選択してしまうことがなく、その処
理の効率が向上する。そして、ＮＣプログラム作成者は
、この工具経路に対して所望の修正等の処理を施すこと
ができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係るＣＡＤシステムにおける表
示図形選択方法によれば、以下の効果が得られる。

【００３７】すなわち、画面上に表示された図形より所
望の線分を選択する際、ポインティングデバイスによる
指示点と当該線分との位置関係をパラメータ空間上で判
定することにより、その判定を極めて簡易な処理で迅速
且つ的確に行うことができる。この場合、これらの処理
をソフトウエアによって実現することが容易となり、シ
ステムの小型化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＣＡＤシステムにおける表示図形
選択方法が適用される数値制御装置およびＮＣ工作機械
の構成図である。

【図２】図１に示す数値制御装置の構成ブロック図であ
る。

【図３】本発明方法の一実施例を示すフローチャートで
ある。

【図４】本発明方法の一実施例を直線に適用した場合の
説明図である。

【図５】本発明方法の一実施例を円弧に適用した場合の
説明図である。

【図６】本発明方法の一実施例を自由曲線に適用した場
合の説明図である。

【符号の説明】

１０…ＮＣ工作機械１２…数値制御装置２４、２８…ＣＰＵ２６、２９…ＲＯＭ／ＲＡＭ３９…ポインティングデバイス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画面上に表示された図形を構成する各線分
より、ポインティングデバイスを用いて所望の線分を選
択するＣＡＤシステムにおける表示図形選択方法におい
て、線分を延長してなる仮想延長部分を含む線分上に、
前記ポインティングデバイスによる指示点から垂直線を
下ろし、前記線分に対する垂直線の交点と前記指示点と
の間の距離を算出する第１の過程と、前記距離が所定の
範囲内にあるか否かを判定する第２の過程と、第２の過
程において、前記距離が所定の範囲内にあると判定され
た際、前記交点が前記仮想延長部分を除く実線分上にあ
るか否かをパラメータ空間上で判定する第３の過程と、
第３の過程において、前記交点が前記実線分上にある場
合には、当該距離を当該実線分に対する最小距離とし、
実線分上にない場合には、当該実線分の始点または終点
までの距離を最小距離として設定する第４の過程と、第
１乃至第４の過程を各線分に対して実行し、得られた各
線分の最小距離のうちから、最小となる距離を有する線
分を所望の線分として選択する第５の過程と、からなる
ことを特徴とするＣＡＤシステムにおける表示図形選択
方法。