JPH0584638A - 曲面加工における逆オフセツト操作の並列処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、曲面加工に対する逆オフセット操作
処理に関し、計算処理時間の高速化をはかるため、並列
処理の方法を提供することにある。 【構成】要求形状を必要精度内で点群データに変換する
処理、個々の点群における逆向き工具形状と格子との交
点計算、Ｚ値記憶処理に至るシステム構成と並列処理、
各プロセッサでの並列の処理。 【効果】高精度オフセット面の生成と計算処理時間の短
縮というあい矛盾する点をともに達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属，セラミックス及
びプラスチック材料などの曲面加工方法に係り、とくに
工具径路生成法として有効な逆オフセット法を採用した
場合の計算処理時間の高速化のための並列処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】形状加工における最小加工単位とは、物
体を構成する点の加工作業である。その加工点と工具形
状間に存在するオフセット面はＺ方向に反転した逆向き
工具形状である。その逆向き工具形状の基準点を要求面
上に対してあるピッチ間隔（探索ピッチ）で配置し、そ
の記憶領域である格子と逆向き工具形状との交点の最大
高さを記憶する作業を要求面全体に対して行なったと
き、その格子はその要求面と工具形状間のオフセット点
であり、オフセット面は代表する４つのオフセット点に
より、１次補間式により表現できる。この従来技術は、
精密工学会誌第54号，第５号（1988年５月，pp167−17
2）に記載がある。この従来技術を詳細に説明したのが
図５，図６である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、ピッチ間隔を無限に細かくすることが可能であれ
ば、オフセットの点の生成誤差を零にすることができる
が、実際には不可能である。すなわち従来法において
は、精度向上のためには格子間隔とピッチ間隔を細かく
とる以外に方法はなく、計算処理時間の増大が問題とな
っていた。

【０００４】本発明は、実用的な曲面加工方法を実現す
るため、逆向き工具の移動包絡体を求めるにあたり、そ
の処理過程を分析・再構成し、並列処理方式により、高
精度なオフセット面の生成と計算処理時間の高速化とを
同時に提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では逆オフセット操作の処理過程を分析・再
構成し、図１のように、モデル空間で定義した要求形状
を必要精度（補間ピッチ）内で点群データに変換する処
理（形状面補間）、個々の点群位置における逆向き工具
形状と格子との交点計算そしてＺ値記憶処理（オフセッ
ト面計算）に至る処理手順を創出したものである。これ
らの処理において、個々の形状点におけるオフセット面
の計算は独立であり（ループ１）、また逆向き工具形状
と個々の格子との交点計算も独立である（ループ２）。
すなわち、独立な部分に対する処理は同時並行処理が可
能であり、複数のプロセッサを用いることによる処理の
負荷分散をはかれることとなり、結果として効率的な処
理ができる。ここでは、逆オフセット操作における並列
処理の負荷分散法として形状点における均等分散とオフ
セット面記憶領域における均等分散の処理方法とを考案
した。図２はループ１に対応する負荷分散を考慮した並
列処理のタスク分割法を示し、また図３はループ２に対
応するタスク分割方法を示している。前者は形状点の均
等分散に対する並列処理の可能性を示しており、各プロ
セッサは各々の形状点におけるオフセット面計算を均等
分散させることができる。この場合、真のオフセット面
は各プロセッサに記憶されたオフセット面のＺ方向の最
大値の判定により求められる。後者は、オフセット面の
記憶領域である格子空間を均等分散させているものであ
り、工具形状と格子との交点計算回数とそれを記憶する
格子点数を均等分散させることができる。真のオフセッ
ト面は各プロセッサに記憶されたオフセット面のＸ−Ｙ
方向の再配置により求めることができる。

【０００６】

【作用】曲面加工システムは面情報データを入力として
逆オフセット操作，工具径路生成を行ない、工具径路デ
ータを出力し、最後にＮＣ（数値制御）情報を出力す
る。この場合の計算処理時間を高速化させるため逆オフ
セット操作の処理過程を再分析し、要求形状を点列デー
タに変換する形状面補間処理と、個々の指定位置におけ
る逆向き工具と格子との交点計算処理は、それぞれ独立
しており、並列処理を可能ならしめることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図４及び表１に
基づいて説明する。２種の負荷分散をもとにして、３種
類の並列処理実験を行なった。実験条件はプロセッサ数
４台、要求形状は補間ピッチ１．０mmとして１４１２２
点の点群で表現した。工具形状は半径１０mmのボールエ
ンドミル、格子点間隔１mmとして行なった。図４にハー
ドウェアの構成図を示す。並列処理プロセッサはＴ８０
０を搭載した市販のパソコン用アドインボードを採用
し、パイプライン型の接続とした。実験にはマスタプロ
セッサにもスレーブプロセッサと同等の処理をさせるこ
とにより４台の並列処理を可能としている。並列処理は
次の３つの方法により行なった。

【０００８】並列処理１：形状点の均等分散、マスタプ
ロセッサからの処理開始信号により、同時に形状点の計
算、オフセット面の計算を各プロセッサが行なう。

【０００９】並列処理２：形状点の均等分散、形状点は
１点単位でマスタプロセッサからスレーブプロセッサへ
逐次プロセス間通信により転送し、処理する。

【００１０】並列処理３：オフセット面の均等分散、処
理手順は並列処理１と同じ。

【００１１】表１に並列処理実験の結果を示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】並列処理の効果を複数プロセッサによる処
理時間とプロセッサ１台のそれに対する比として表わし
ている。全ての並列処理法に対してそのプロセッサ台数
に相当する効果が表れていることが分かる。また、並列
処理２における通信によるオーバヘッドの影響はほとん
どみられない。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、高精度なオフセット面
が生成され、計算処理時間の高速化が可能となり、実用
レベルにマッチした工具径路を生成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を表わす図である。

【図２】要求形状点の均等分散によるタスク割付けを示
す図である。

【図３】オフセット面記憶領域の均等分散によるタスク
割付けを示す図である。

【図４】並列処理実験に用いたハードウェア構成を示す
図である。

【図５】逆オフセット操作の概念を示す図である。

【図６】オフセット面の生成原理を示す図である。

【符号の説明】

フロントページの続き (72)発明者 近藤 司 北海道札幌市北区北13条西８丁目北海道大 学工学部精密工学科内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元曲面加工のための逆オフセット操作
   処理において、モデル空間で定義した要求形状を必要精
   度（補間ピッチ）内で点群データに変換する処理し（形
   状面補間）、個々の点位置における逆向き工具形状と格
   子との交点計算そしてＺ値記憶処理（オフセット面計
   算）することを特徴とする曲面加工における逆オフセッ
   ト操作の並列処理方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の処理において、個々の形状
   点におけるオフセット面の計算は独立であり（ループ
   １）、また逆向き工具形状と個々の格子との交点計算も
   独立である（ループ２）ことに注目し、独立な部分に対
   する処理を同時並列処理することを特徴とする曲面加工
   における逆オフセット操作の並列処理方法。
3. 【請求項３】請求項２記載のオフセット操作における並
   列処理の負荷分散法として形状点における均等分散とオ
   フセット面記憶領域における均等分散の処理方法。
4. 【請求項４】請求項３記載のループ１に対応する負荷分
   散を考慮した並列処理のタスク分割方法。
5. 【請求項５】請求項３記載のループ２に対応する負荷分
   散を考慮した並列処理のタスク分割方法。