JPH083737B2 - 三次元曲面オフセツト処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は数値制御工作機械によって三次元曲面を加工
するために、演算によって求めた補間点から工具半径分
オフセットさせたオフセットデータを作成するための三
次元曲面オフセット処理方法に関するものである。

〈従来の技術〉 一般に、数値制御工作機械によって三次元曲面を加工
するためのオフセットデータを作成する三次元曲面オフ
セット処理方法においては、第８図に示すように、稜線
Ｌがある三次元曲面Ｆの加工をするためのオフセットデ
ータは点線Ｋのようになり、パートプログラムによって
三次元曲面の断面を表わす点データD1〜D3のうち、点D
1,D2によって構成される線を補間した補間点H1〜H5と点
D2〜D3によって構成される線を補間した補間点H6〜H8と
点D1〜D3から工具半径Ｒの長さの法線ベクトルを引き、
この法線ベクトルの先端をオフセットデータとしてい
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、かかる従来のものにおいては、三次元
曲面の断面（第８図斜線部）を表わす点データD1,D2,D3
と点D1とD2の間と点D2とD3の間の補間点H1〜H8からそれ
ぞれ工具半径分Ｒの長さの法線ベクトルを引き、この法
線ベクトルの先端の点どうしを直線で結ぶオフセット処
理を行っているため、稜線Ｌが存在する点D2では法線ベ
クトルを２本引くことができ、その結果、オフセットデ
ータ通りに三次元曲面を加工すると稜線Ｌ部分に喰込み
Ｅが発生し、稜線Ｌをきれいに残すことができなかっ
た。

〈問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明を明示するための全体構成図である。

本発明は、三次元曲面Ｆを前記補間点（H1〜H8,D1〜D
3）の内、少なくとも９個の補間点によって形成される
微小四辺形に分割し、前記微小四辺形を構成するそれぞ
れの前記補間点について、この補間点が隣接する前記微
小四辺形間で共用されない補間点である場合は、この補
間点から前記微小四辺形の法線ベクトル方向に前記工具
寸法に基づいて平行移動させた点をオフセット点として
演算し、前記補間点が隣接する２つの前記微小四辺形間
で共用される補間点D2である場合は、この補間点から前
記２つの微小四辺形のそれぞれに対する法線ベクトルを
求め、前記工具寸法および前記法線ベクトルの成す角度
αから求められる距離 に基づいて前記法線ベクトルの合成ベクトルの方向に
前記補間点を平行移動させた点をオフセット点TPとして
演算し、前記補間点が隣接する４つの前記微小四辺形間
で共用される補間点であり、この補間点から前記４つの
微小四辺形のそれぞれに対して求めた法線ベクトルのう
ち３つの法線ベクトルが一次独立となる場合は、前記補
間点から前記工具寸法に基づいて平行移動させた法線ベ
クトルに垂直な接平面の交点をオフセット点として演算
し、前記補間点が隣接する４つの前記微小四辺形間で共
用される補間点であり、この補間点から前記４つの微小
四辺形のそれぞれに対して求めた法線ベクトルのうち、
いずれの３つの法線ベクトルも一次従属となる場合は、
２つの法線ベクトルの合成ベクトルを求め、前記工具寸
法および前記法線ベクトルの成す角度βから求められる
距離 に基づいて、前記合成ベクトルの方向に前記補間点を平
行移動させた点をオフセット点として演算するものであ
る。

〈作用〉 三次元曲面を少なくとも９個の補間点によって形成さ
れる微小四辺形に分割しし、この微小四辺形を構成する
補間点について、この補間点が隣接する微小四辺形との
間で共有されるものであるか否かによってオフセット点
の求め方を変える。即ち、共用されない補間点である場
合は、この補間点から法線ベクトル方向に工具寸法に基
づいて平行移動させた点をオフセット点とする。また、
補間点が隣接する２つの微小四辺形間で共用される場合
は、この補間点から２つの微小四辺形に対する２つの法
線ベクトルを求め、工具寸法および法線ベクトルの成す
角度αから求められる距離 に基づいて、これらの法線ベクトルの合成ベクトルの
方向に平行移動させた点をオフセット点とする。さら
に、補間点が隣接する４つの微小四辺形間で共用される
補間点であり、この補間点から４つの微小四辺形に対し
て求めた４つの法線ベクトルのうち３つの法線ベクトル
が一次独立となる場合は、この補間点から工具寸法に基
づいた距離平行移動させた法線ベクトルに垂直な接平面
の交点をオフセット点とする。一方、補間点から前記４
つの微小四辺形に対して求めた法線ベクトルのうち、い
ずれの３つの法線ベクトルも一次従属となる場合は、２
つの法線ベクトルの合成ベクトルを求め、工具寸法およ
び法線ベクトルの成す角度βから求められる距離 に基づいて合成ベクトルの方向に平行移動させた点をオ
フセット点とする。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第２
図において、10は自動プログラミング装置の本体をなす
コンピュータである。このコンピュータ10には磁気ディ
スク装置12が接続されている外、インタフェースIF1を
介してCRTターミナル13が接続され、インタフェースIF2
を介してプリンタ15、テープパンチャ16が接続されてい
る。

次に上記構成の位置におけるオフセット処理動作につ
いて第５図を参照しながら説明する。まず、コンピュー
タ10は第３図に示すステップ100,101の処理によりパー
トプログラムによって記述された境界曲線の定義と対応
付けの定義を読込み、ステップ102でこれを解読し境界
曲線BL1〜BL4を創成する。次にステップ103で対向する
一対の境界曲線上の補間点をどのように算出して補間曲
線ILを形成するのかを指定した対応付け指定データに基
づいて、対応点すなわち対向する一対の境界曲線BL1〜B
L4上における補間点を演算する。ステップ104では対向
する一対の境界曲線BL1〜BL4上の対向する補間点（対向
点）どうしを補間曲線ILで接続する処理を２組の対向す
る境界曲線BL1〜BL4のそれぞれについて行った後、これ
らの２組の対向する境界曲線の交点座標値を三次元曲面
の補間点として演算する処理を行う。ステップ105では
三次元曲面を補間点９個で構成される微小四辺形Ｐ（以
下パッチという。）に分割する。ステップ106は、補間
点から工具半径Ｒ分オフセットさせたオフセットデータ
を演算する処理を行う。ステップ107では前記ステップ1
06で求めたオフセットデータをディスク装置12に記憶す
る。

次に前記ステップ106のオフセットデータを演算する
処理について、第４図のフローチャートと第５図に基づ
いて説明する。

１つのパッチは第５図斜線部分Ｐに示すように９個の
補間点により構成されている。第４図のステップ200で
は隣接するパッチＰ間で共用する補正点を次の３つのう
ちのいづれかに分類する。

Ａ＝１つのパッチ内の点 Ｂ＝２つのパッチの境界にある点 Ｃ＝４つのパッチの境界にある点 （Ａ）１つのパッチ内の点Ａと分類された場合。（第
６図（ａ）参照） ステップ201へ移り、第６図（ａ）に示すように、パ
ッチP1内の補間点Ａにおける２つの接線ベクトル から、法線ベクトルを求め、次のステップ202で点Ａ
から工具半径Ｒ分平行移動したオフセット点TPを求め
る。

（Ｂ）２つのパッチの境界にある点Ｂと分類された場
合。（第６図（ｂ）参照） ステップ211へ移り、第６図（ｂ）に示すように、２
つのパッチP1,P2が共用する点Ｂから引くことのできる
２つの法線ベクトル を求め、ステップ212ではこの２つの法線ベクトルを合
成した合成ベクトルを求める。次にステップ213に移
り合成したベクトル方向へ、 分平行移動させたオフセット点TPを求める。

（Ｃ）４つのパッチの境界にある点Ｃと分類された場
合。（第６図（ｃ）参照） ステップ221へ移り、第６図（ｃ）に示すように、パ
ッチP1,P2,P3,P4が共用する点Ｃから引くことのできる
それぞれ工具半径Ｒの長さの４つの法線ベクトル を求め、次のステップ223ではこの求めたベクトルが１
次独立（同じ点を始点とするベクトルで同一直線上に終
点がのらないもの。）となるように法線ベクトルを組合
せる。即ち、求めた４つのベクトルを組み合わせて、一
次独立となる３つのベクトルの組合せを探し出す。次の
ステップ224では前記法線ベクトルの組み合わせにおい
て、一次独立となる３つのベクトルが存在したか否かを
判断する。即ち、前記組合せた法線ベクトルがどれも一
次従属となる場合（一次独立となる３つのベクトルが存
在しない場合）には、前記ステップ212に移り２パッチ
共用と同様な処理を行ってオフセット点TPを求める。即
ち、ステップ212では、２つの法線ベクトルの合成ベク
トルを求め、この合成ベクトル方向へ 分平行移動させたオフセット点TPを求める。この式は上
記（Ｂ）の２パッチ共用の場合と同じ式であるが、対象
となる補間点が異なるため、便宜上２つの法線ベクトル
の成す角αをβと記載している。

また、一次独立となる３つのベクトルが存在する場合
は、ステップ225に移り、第７図に示すように点Ｃから
工具半径Ｒ分の長さの法線ベクトル を引き、この法線ベクトルに垂直な接平面PL1,PL2を求
め、また図略の他の２つの法線ベクトル についても同様に接平面を求め、次のステップ226では
これらの４つの平面の交点からオフセット点TPを求め
る。

以上の処理が終了すると、ステップ107に移り、磁気
ディスク装置12にオフセットデータが記憶される。

以上の方法によって、隣接するパッチが共用する補間
点の種類を分類して、オフセット点を演算するようにし
たので、三次元曲面に稜線がある場合の加工において
も、稜線部分に喰込みが発生することなく稜線が明確に
創成できるオフセットデータを作成することができる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、三次元曲線を複
数の補間点により構成される多数の微小四辺形に分割
し、補間点が隣接する微小四辺形同士の中でどのような
位置関係にあるか、即ち、その補間点が隣接する幾つの
微小四辺形の共有点であるかに基づいて補間点を分類
し、この種類に応じてオフセットデータを作成するよう
にした。従って、三次元曲面の稜線にあたる部分におい
ても適切にオフセット点が形成される。即ち、三次元曲
面を工具寸法に応じて、より適切なオフセット面を形成
できる。このため、本発明によって処理された三次元曲
面を加工する場合は、稜線部分に喰い込が発生すること
なく理想に近い形に加工できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例を示すもので、第１図
は本発明方法のオフセット処理方法を示す図、第２図は
本発明を適用した自動プログラミング装置のブロック
図、第３図と第４図は第２図におけるコンピュータ10の
動作を示すフローチャート、第５図はパッチを説明する
ための図、第６図（ａ）〜（ｃ）と第７図はオフセット
点の求め方を説明するための図、第８図は従来の方法を
示す図である。 10……コンピュータ、12……磁気ディスク装置、13……
CRTターミナル、D1〜D3……三次元曲面を表わす点デー
タ、H1〜H8……補間点、P,P1〜P4……パッチ、BL1〜BL4
……境界曲線、IL……補間曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも対向する一対の境界曲線によっ
   て形成される三次元曲面に対し、この三次元曲面を補間
   する補間点を求め、この補間点を工具寸法に基づいてオ
   フセットされたオフセット点を求める三次元曲面オフセ
   ット処理方法において、 前記三次元曲面を前記補間点の内、少なくとも９個の補
   間点によって形成される微小四辺形に分割し、 前記微小四辺形を構成するそれぞれの前記補間点につい
   て、この補間点が隣接する前記微小四辺形間で共用され
   ない補間点である場合は、この補間点から前記微小四辺
   形の法線ベクトル方向に前記工具寸法に基づいて平行移
   動させた点をオフセット点として演算し、 前記補間点が隣接する２つの前記微小四辺形間で共用さ
   れる補間点である場合は、この補間点から前記２つの微
   小四辺形のそれぞれに対する法線ベクトルを求め、前記
   工具寸法および前記法線ベクトルの成す角度αから求め
   られる距離 に基づいて前記法線ベクトルの合成ベクトルの方向に前
   記補間点を平行移動させた点をオフセット点として演算
   し、 前記補間点が隣接する４つの前記微小四辺形間で共用さ
   れる補間点であり、この補間点から前記４つの微小四辺
   形のそれぞれに対して求めた法線ベクトルのうち３つの
   法線ベクトルが一次独立となる場合は、前記補間点から
   前記工具寸法に基づいて平行移動させた前記法線ベクト
   ルに垂直な接平面の交点をオフセット点として演算し、 前記補間点が隣接する４つの前記微小四辺形間で共用さ
   れる補間点であり、この補間点から前記４つの微小四辺
   形のそれぞれに対して求めた法線ベクトルのうち、いず
   れの３つの法線ベクトルも一次従属となる場合は、２つ
   の法線ベクトルの合成ベクトルを求め、前記工具寸法お
   よび前記法線ベクトルの成す角度βから求められる距離 に基づいて、前記合成ベクトルの方向に前記補間点を平
   行移動させた点をオフセット点として演算するようにし
   たことを特徴とする三次元曲面オフセット処理方法。