JPH1049215A - 形状加工システムにおける加工形状データの圧縮処理方法 - Google Patents
形状加工システムにおける加工形状データの圧縮処理方法Info
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- JPH1049215A JPH1049215A JP21668396A JP21668396A JPH1049215A JP H1049215 A JPH1049215 A JP H1049215A JP 21668396 A JP21668396 A JP 21668396A JP 21668396 A JP21668396 A JP 21668396A JP H1049215 A JPH1049215 A JP H1049215A
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Abstract
を必要とせず、単純かつ高速な方法で加工形状データを
圧縮し、無駄な(異常な)経路となる線分を確実に排除
することのできる、形状加工システムにおける加工形状
データの圧縮処理方法を提供する。 【構成】 本発明にかかる、形状加工システムにおける
加工形状データの圧縮処理方法は、n個の連続した線分
で構成された加工形状データついて、各線分S(1〜n)の
直線係数の類似性により、連続した線分Si(i:1〜n-1)
〜Sj(j:i+1〜n)が同一直線区間にあるか否かを判定
し、連続した線分Si(i:1〜n-1) 〜Sj(j:i+1〜n) が同
一直線区間にあると判定された場合には、線分Si(i:1
〜n-1) の始点とSj(j:i+1〜n) の終点とを直線で結ん
で新たな線分とし、線分Si(i:1〜n-1)〜Sj(j:i+1〜n)
を消去するようにしている。
Description
やカッティングプロッタなどの形状加工機で被加工材料
を目的の形状に高速で加工するために、加工形状データ
を圧縮処理する、形状加工システムにおける加工形状デ
ータの圧縮処理方法に関するものである。
ッタなどの形状加工機で被加工材料を目的の形状に加工
する場合には、無駄な点データや無駄な線分データを削
除するなどの圧縮処理を施した加工形状データが用いら
れている。上記圧縮処理の方法としては、例えば同一直
線区間にある連続した複数の線分を一つの線分に置き換
ることが知られている。このようなデータの圧縮処理方
法は、特開平3−230201号公報に開示されてい
る。
されている加工形状データの圧縮処理方法を図8を参照
して説明する。まず、1経路内の任意の1点を始点P0
とし、始点上を一定方向にパラメータの”直線距離”C
以上離れたもっとも近い点P1 間に直線l0 を引く。次
いで、この直線l0 からパラメータの”直線巾”Dの半
分だけ左右に平行移動させた2直線l1 ,l2 を考え、
この直線間l1 ,l2に含まれる点を削除する。次ぎに
削除した点の中で始点P0 からもっとも遠くにあるP2
を復活させ、その点P2 を始点として上記と同様な処理
を繰り返す。ここで、”直線距離”Cは、各点間の距離
の最小値として、例えば1mmの如く設定され、”直線
巾”Dは加工精度の許容範囲程度に設定される。
と、同一直線区間内にある複数の線分を1本の線分に置
き換えることができる。
工形状データの圧縮処理方法では、同一直線区間を検出
するための処理が複雑であることから、データ圧縮処理
に時間がかかるという問題点がある。
大きさに応じて適切に設定しなければならなく、操作者
にとってはとても面倒なことである。
から点P2 に進み折り返して点P0の近傍の点P3 に戻
るような無駄な(異常な)経路となる複数線分を同一直
線区間内に持つ場合、上記圧縮処理方法で処理すると、
同一直線区間内にある不要な点P1 ,P3 が削除され、
始点P0 と最も遠くにある点P2 とが直線で結ばれ、次
いで点P2 を始点として点P4 以降の点について処理が
行われる。
線区間内で始点の近傍に戻ってくる折り返し直線を排除
できないため、ここで処理されたデータに従って加工を
行うと、被加工材料に不要な切り込みが入るなどの不具
合が生ずることになる。
もので、その目的とするところは、加工形状の大きさに
応じたパラメータの設定を必要とせず、単純かつ高速な
方法で加工形状データを圧縮し、無駄な(異常な)経路
となる線分を確実に排除することのできる、形状加工シ
ステムにおける加工形状データの圧縮処理方法を提供す
ることにある。
め、本発明にかかる、形状加工システムにおける加工形
状データの圧縮処理方法は、n個の連続した線分で構成
された加工形状データついて、各線分S(1〜n)の直線係
数の類似性により、連続した線分Si(i:1〜n-1) 〜Sj
(j:i+1〜n) が同一直線区間にあるか否かを判定し、連
続した線分Si(i:1〜n-1) 〜Sj(j:i+1〜n) が同一直線
区間にあると判定された場合には、線分Si(i:1〜n-1)
の始点とSj(j:i+1〜n) の終点とを直線で結んで新たな
線分とし、線分Si(i:1〜n-1) 〜Sj(j:i+1〜n) を消去
するようにしている。
例えば、線分S1 がZ=aX+bの関数で表され、線分
S1 に連続する線分S2 がZ=a’X+b’の関数で表
されるとき、直線係数a≒a’である場合には類似性が
あり線分S1 と線分S2 とが同一直線区間にあると判定
され、直線係数a≒a’でない場合には類似性がなく線
分S1 と線分S2 とが同一直線区間にないと判定され
る。そして、上記判定により線分S1 と線分S2 とが同
一直線区間にあるとされた場合には、線分S1 の始点と
S2 の終点とを直線で結んで新たな線分とし、線分S1
と線分S2 を消去するようにしている。
類似性を表す定数δ1 を予め設定しておき、上記直線係
数a’が、a±δ1 の範囲内のときには類似性があると
すればよい。
定数θ1 を予め設定しておき、上記直線係数aの角度要
素θと、上記直線係数a’の角度要素θ’との関係にお
いて、上記θ’がθ±θ1 の範囲内であれば類似性あり
と判断してもよい。
の定数γ1 を予め設定しておき、上記直線係数aをsi
nθ若しくはcosθの三角関数値γを用いて表し、上
記直線係数a’をsinθ’若しくはcosθ’の三角
関数値γ’を用いて表したとき、上記三角関数値γと上
記三角関数値γ’との関係において、上記三角関数値
γ’がγ±γ1 の範囲内であれば類似性ありと判定して
もよい。
ステムにおける加工形状データの圧縮処理方法では、従
来の同一直線区間の検索に比して単純かつ高速な方法で
同一直線区間を検索することができるため、データ圧縮
処理にかかる時間が短い。
1 (θ1 又はγ1 )は、従来のデータ圧縮処理方法のパ
ラメータである”直線距離”Cや”直線巾”Dのような
具体的な寸法値を設定するものではなく、線分の傾きや
各軸に対する角度等を設定するものであるため、加工す
る形状の大きさに応じて変更する必要がない。
理方法では、連続した線分Si(i:1〜n) 〜Sj(j:i+1〜
n) が同一直線区間にあると判定された場合には、線分
Si(i:1〜n) の始点とSj(j:i+1〜n) の終点とを直線で
結んで新たな線分とし、線分Si(i:1〜n) 〜Sj(j:i+1
〜n) を消去しているため、図9に示すようなP0 から
点P2 に進み折り返して点P0 の近傍の点P3 に戻るよ
うな無駄な(異常な)経路となる複数線分は、全て同一
直線区間にあると判定され、点P0 と点P3 とが結ばれ
たのちに消去される。このように従来のデータ圧縮処理
方法では消去されなかった無駄な(異常な)線分が確実
に消去される。
照して説明する。図1は本発明を実現する3次元形状加
工システムの一具体例を示すシステム構成図、図2は図
1に示す3次元形状加工システムによる加工例を説明す
る説明図である。図において、1は3次元形状データ記
憶部であり、目的の3次元形状2を表現するデータが記
憶される。3はオフセット形状算出部であり、3次元形
状データ記憶部1から3次元形状データD1 を読込み、
そのデータD1 を基に切削工具4によるオフセット形状
データD2 を作成し、それを3次元形状データ記憶部1
に保存する。
データ記憶部1からオフセット形状データD2 を読込
み、そのデータD2 を基に切断面毎の工具経路6を示す
連続した線分6’を算出して加工形状データD3 を作成
し、それを加工形状データ記憶部7に保存する。8は加
工形状データ圧縮部であり、加工形状データ記憶部7か
ら加工形状データD3 を読込み、そのデータD3 を基に
圧縮した加工形状データD4 を作成し、それを加工形状
データ記憶部7に保存する。この加工形状データ圧縮部
8では、同一直線区間にある連続した線分Aにおいて、
連続した線分の始点と終点とを結ぶ新たな線分を作成
し、上記線分Aを消去する。また、同一直線区間にある
連続した折り返し線分Bにおいても同様の圧縮処理を施
す。
状データ記憶部7から圧縮した加工形状データD4 を読
込み、そのデータD4 を基に工具干渉等を排除した最終
的な加工形状データD5 を作成し、それを加工形状デー
タ記憶部7に保存する。10は加工形状データ出力部で
あり、最終的な加工形状データD5 を読込み、そのデー
タD5 を3次元切削加工機11に出力する。なお、上記
のオフセット形状算出部3、切断面形状算出部5、加工
形状データ圧縮部8、加工形状データ生成部9及び加工
形状データ出力部10は、それぞれに実行プログラムを
有したROMを備え、共通のCPUによって実行プログ
ラムを実行するようになっている。
タ圧縮処理手順を示すフローチャートである。つぎに、
図3を参照してn個の線分S(1〜n)で構成された加工形
状データD3 を圧縮する処理について説明する。ここ
で、現在処理しようとしている線分を線分Si(i:1〜n)
と定義し、その次ぎ以降の線分を線分Sj(j:i+1〜n)と
定義する。
〜n) のiを1とする。つぎにステップ2において、線
分Si をZ=aX+bの関数で表し、直線係数a,bを
求める。次いでステップ3において、i+1をjと設定
する。そして、ステップ4において、線分Sj をZ=
a’X+b’の関数で表し、直線係数a’,b’を求め
る。
線係数aと線分Sj の直線係数a’,との関係が、a≒
a’であるか否か、すなわち線分Si と線分Sj とが同
一直線区間にあるか否か判定する。ここで、a≒a’と
は、a-δ1 ≦a’≦a+δ1であり、上記δ1 は、予め
設定された、直線係数の類似性を表す定数である。な
お、上記定数δ1 ,は1.0×10-6程度が好ましい。
テップ8へ進み、ステップ5の判定結果がYESの場合
にはステップ6においてj+1をjと設定する。そして
ステップ7において、j>nか否か、すなわち線分Sj
が存在しないか否かを判定する。
ステップ8へ進み、ステップ7の判定結果がNOの場合
にはステップ4に戻る。これにより上記線分Si と新た
な線分Sj との類似性が再び判定されることになる。
すなわち線分Sj が線分Si の次の次ぎ以降の線分であ
るか否かを判定する。ステップ8の判定結果がNOの場
合にはステップ11へ進み、ステップ7の判定結果がY
ESの場合にはステップ9に進む。
分Sj の始点を直線で結ぶ。すなわち、線分Si の始点
と、線分Si と同一直線区間にあると判定された最後の
線分Sj-1 の終点とを結び新たな線分データを作成す
る。次いで、ステップ10において、線分Si から線分
Sj-1 の線分データを消去する。
と設定する。そしてステップ12において、i>nか否
か、すなわち、ステップ11で設定された新たな線分S
i が存在しないか否か判定する。ステップ11の判定結
果がNOの場合にはステップ2へ進み、新たな線分Si
について処理が進められる。また、ステップ11の判定
結果がYESの場合には加工形状データD3 に対する圧
縮処理を終了する。
縮処理の一例を示している。まず、図4(a)に示す線
分S1 〜Si+2 においては、それぞれ、Si:Z=a0X
+b0、Si+1:Z=a1 X+b1、Si+2:Z=a2 X+
b2、の関数で表され、これらの直線係数の関係は、a0
≒a1 ≒a2 となっている。この場合、上記圧縮処理に
よると、線分S1 〜Si+2 を同一直線区間と見なし、同
区間の始点P0 と終点P1 を直線で結んで新たな線分を
作成し、元の線分S1 〜Si+2を消去する。したがっ
て、線分S1 〜Si+2 の3本の線分で構成されていたと
ころが、図4(b)に示すように1本の線分で構成され
る。
i 〜Si+3 においては、それぞれ、Si:Z=a00X+
b00、Si+1:Z=a01 X+b01、Si+2:Z=a02 X
+b02、Si+3:Z=a03 X+b03、の関数で表され、
これらの直線係数の関係は、a00≒a01 ≒a02 ≒a03
となっている。この場合、上記圧縮処理によると、線
分S1 〜Si+3 を同一直線区間と見なし、同区間の始点
P0 と終点P1 を直線で結んで新たな線分を作成し、元
の線分S1 〜Si+3を消去する。したがって、無駄な折
り返し部分がなくなり、そこが図4(b)に示すように
1本の短い線分で構成される。
てXZ平面を用いていたが、YZ平面を用いるようにし
てもよい。この場合には線分を表す関数がZ=aY+b
などとなる。
直線係数の類似性を判定した他の具体例を図6を参照し
て説明する。上述した直線係数の類似性の判定は、単に
線分Si の傾きの値(直線係数a)と線分Sj の傾きの
値(直線係数a’)を比較することによって行なってい
たが、図6に示すのように各線分Si 〜Si+2におい
て、X軸とそれぞれの線分とが交差する角度θi 〜θi+
2 を求め、それら角度がθi≒θi+1≒θi+2 であれば上
記線分Si 〜Si+2 が同一直線区間にあると判定するよ
うにしてもよい。
数θ1 を予め設定し、上記線分Siを、Z=aX+bの
関数で表し、上記線分Si に続く線分Sj(j:i+1〜n)
を、Z=a’X+b’の関数で表したとき、上記関数で
示された線分Si 及び線分Sjにおいて、X軸との交差
角度θi 及び交差角度θj を求め、上記角度θi と上記
角度θj との関係において、上記θj がθi ±θ1 の範
囲内であれば、上記線分Si と上記線分Sj とが同一直
線区間にあると判定する。なお、上記線分を示す関数Z
=aX+bはZ=tanθX+bであり、この角度θを
用いて比較すればよい。
θX/cosθX+bとして表すこともできる。したが
って、sinθ値若しくはcosθ値を比較して、直線
係数aの類似性を判定してもよい。
数γ1 を予め設定し、上記線分Siを、Z=aX+bの
関数で表し、上記線分Si に続く線分Sj(j:i+1〜n)
を、Z=a’X+b’の関数で表し、上記直線係数aを
sinθ若しくはcosθの三角関数値γを用いて表
し、上記直線係数a’をsinθ’若しくはcosθ’
の三角関数値γ’を用いて表したとき、上記三角関数値
γと上記三角関数値γ’との関係において、上記三角関
数値γ’がγ±γ1 の範囲内の範囲内であれば、上記線
分Si と上記線分Sj とが同一直線区間にあると判定す
る。
ついて、直線係数aの値を比較するもの、直線係数
aにおける角度要素θを比較するもの、直線係数aに
おける三角関数値(sinθ値若しくはcosθ値)を
比較するものを挙げた。上記の特徴としは、演算処理
が短時間にできるが、線分がほぼ垂直な場合にはa及び
a’の値が∞付近となり、ほとんどが類似性なしと判定
されることになる。及びは角度要素θやsinθ値
などで線分の類似性を比較するため、線分の傾きによっ
て類似性の判定がしにくくなるようなことはないが、演
算処理時間がよりも長くなってしまう。
それぞれの特徴を生かすようにしてもよい。例えば図7
に示すように、直線係数aの値が1.0以下(X軸と線
分との交差角度θb が45゜以下)のときに上記の判
定方法を用い、直線係数aの値が1.0より大きい(X
軸と線分との交差角度θb が45゜より大きい)ときに
上記又はの判定方法を用いるようにしてもよい。
工機に用いられる加工形状データのデータ圧縮方法を示
しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
カッティングプロッタなどに用いられる2次元の加工形
状データのデータ圧縮方法として採用することができ
る。この場合、線分を表す関数はY=aX+bなどとな
る。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
加工形状データの圧縮処理方法は、各線分の直線係数の
類似性により、連続した線分が同一直線区間にあるか否
かを判定し、上記連続した線分が同一直線区間にあると
判定された場合には、その連続した線分の始点と終点と
を直線で結んで新たな線分とし、上記連続した線分を消
去するようにしている。本発明はこのように単純な方法
であっても加工形状データを高速に圧縮して無駄な(異
常な)経路となる線分を確実に排除することができる。
また、連続した線分が同一直線区間にあるか否かを判定
するのに、各線分の直線係数の類似性を検討して判定し
ているため、加工形状の大きさに応じたパラメータの設
定を必要とせず、極めて実用的である。
具体例を示すシステム構成図である。
例を説明する説明図である。
処理手順を示すフローチャートである。
の)の圧縮処理の一例を説明する説明図である。
上にあるもの)の圧縮処理の一例を説明する説明図であ
る。
説明する説明図である。
用いた具体例を説明する説明図である。
あるもの)の圧縮処理方法を説明する説明図である。
一直線上にあるもの)の圧縮処理方法を説明する説明図
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数個の連続した線分で構成された加工
形状データを圧縮処理し、その圧縮された加工形状デー
タを利用して形状加工機を動作させ、被加工材料を目的
の形状に加工する形状加工システムにおける加工形状デ
ータの圧縮処理方法であって、 各線分の直線係数の類似性により、連続した線分が同一
直線区間にあるか否かを判定し、 上記連続した線分が同一直線区間にあると判定された場
合には、その連続した線分の始点と終点とを直線で結ん
で新たな線分とし、上記連続した線分を消去することを
特徴とした形状加工システムにおける加工形状データの
圧縮処理方法。 - 【請求項2】 上記直線係数の類似性を表す定数δ1 を
予め設定し、 ある線分Si を、Z=aX+b、Z=aY+b又はY=
aX+bの関数で表し、上記線分Siに続く線分Sj(j:i
+1〜n) を、Z=a’X+b’、Z=a’Y+b’又は
Y=a’X+b’の関数で表したとき、 上記直線係数a’が、a±δ1 の範囲内であれば、上記
線分Si と上記線分Sj とが、同一直線区間にあると判
定し、 さらに、同一直線区間にあると判定された上記線分Sj
に続く線分Sj+1がある場合には、上記j+1 をj と設定
して新たな線分Sj に対して上記判定を繰り返し行い、 上記線分Si の始点を、同一直線区間にある連続した線
分の始点とし、 同一直線区間にあると判定された最後の線分Sj の終点
を、同一直線区間にある連続した線分の終点とすること
を特徴とした請求項1記載の形状加工システムにおける
加工形状データの圧縮処理方法。 - 【請求項3】 上記直線係数の類似性を表す定数θ1 を
予め設定し、 ある線分Si を、Z=aX+b、Z=aY+b又はY=
aX+bの関数で表し、上記線分Si に続く線分Sj(j:
i+1〜n) を、Z=a’X+b’、Z=a’Y+b’又は
Y=a’X+b’の関数で表したとき、上記関数で示さ
れた線分Si 及び線分Sj において、X・Y・Z軸のい
ずれかの軸との交差角度θi 及び交差角度θj を求め、 上記角度θi と上記角度θj との関係において、上記θ
j がθi ±θ1 の範囲内であれば、上記線分Si と上記
線分Sj とが同一直線区間にあると判定し、 さらに、同一直線区間にあると判定された上記線分Sj
に続く線分Sj+1がある場合には、上記j+1 をj と設定
して新たな線分Sj に対して上記判定を繰り返し行い、 上記線分Si の始点を、同一直線区間にある連続した線
分の始点とし、 同一直線区間にあると判定された最後の線分Sj の終点
を、同一直線区間にある連続した線分の終点とすること
を特徴とした請求項1記載の形状加工システムにおける
加工形状データの圧縮処理方法。 - 【請求項4】 上記直線係数の類似性を表す定数γ1 を
予め設定し、 ある線分Si を、Z=aX+b、Z=aY+b又はY=
aX+bの関数で表し、上記線分Si に続く線分Sj(j:
i+1〜n) を、Z=a’X+b’、Z=a’Y+b’又は
Y=a’X+b’の関数で表し、上記直線係数aをsi
nθ若しくはcosθの三角関数値γを用いて表し、上
記直線係数a’をsinθ’若しくはcosθ’の三角
関数値γ’を用いて表したとき、 上記三角関数値γと上記三角関数値γ’との関係におい
て、上記三角関数値γ’がγ±γ1 の範囲内の範囲内で
あれば、上記線分Si と上記線分Sj とが同一直線区間
にあると判定し、 さらに、同一直線区間にあると判定された上記線分Sj
に続く線分Sj+1がある場合には、上記j+1 をj と設定
して新たな線分Sj に対して上記判定を繰り返し行い、 上記線分Si の始点を、同一直線区間にある連続した線
分の始点とし、 同一直線区間にあると判定された最後の線分Sj の終点
を、同一直線区間にある連続した線分の終点とすること
を特徴とした請求項1記載の形状加工システムにおける
加工形状データの圧縮処理方法。
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JP21668396A JP3459155B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | 形状加工システムにおける加工形状データの圧縮処理方法 |
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